DE29813784U1 - Hot water tank - Google Patents
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Description
B.uss.e & Busse .ß-ajte'ntanwälteB.uss.e & Busse .ß-ajte'ntanwälte
'Eurdßean Patentand Trademark Attorneys'Eurdßean Patent and Trademark Attorneys
Dipl.-Ing. Johannes Kowert _.. . . _. . .. n Dipl.-Ing. Johannes Kowert _.. . . _. . .. n
—"* 5^ — — Dipl.-Ing. Dr. iur. V. Busse—"* 5 ^ —— Dipl.-Ing. Dr. iur. V. Busse
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49090 Osnabrück Dipl.-Ing. Egon Bünemann 49090 Osnabrück Dipl.-Ing. Egon Bünemann
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31.07.1998 IdS/St-69804031.07.1998 IdS/St-698040
Die Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a hot water storage tank according to the preamble of claim 1.
Derartige Warmwasserspeicher (DE 44 11 352 Cl) sind als Warmwasserschichtenspeicher ausgebildet, in denen ein in einer an sich bekannten Heizanlage, z.B. einem mit fossilen Brennstoffen beheizten Kessel, einer Solarwärmeanlage oder einer Wärmepumpenanlage, erwärmtes Heizmedium über einen Wärmetauscher wirksam ist. Über ein Ausströmöffnungen und Rückschlagventile in verschiedenen Höhen aufweisendes Mittelrohr wird eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit erzeugt und der Wärmeübergang vom Wärmetauscher in das Speichermedium beschleunigt. Mittels diesem wird das in dem Warmwasserspeicher in Entladerohrwendeln strömende Brauch- oder Heizungswasser erwärmt und kann von Verbrauchern entnommen werden. Derartige Warmwasserspeicher sind in ihrer Aufnahmekapazität nachteilig begrenzt.Such hot water storage tanks (DE 44 11 352 Cl) are designed as hot water stratified storage tanks in which a heating medium heated in a known heating system, e.g. a boiler heated with fossil fuels, a solar heating system or a heat pump system, is effective via a heat exchanger. An increased flow velocity is generated via a central pipe with outlet openings and check valves at different heights and the heat transfer from the heat exchanger to the storage medium is accelerated. This is used to heat the domestic or heating water flowing in discharge pipe coils in the hot water storage tank and can be used by consumers. Such hot water storage tanks have disadvantageously limited storage capacity.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Warmwasserspeicher zu schaffen, dessen Wärmespeicherkapazität mit geringem technischen Aufwand an verschiedene Einbau- und Nutzungsbedingungen anpaßbar ist und dabei eine schnelle Anpas-The invention is based on the object of creating a hot water storage tank whose heat storage capacity can be adapted to different installation and usage conditions with little technical effort and at the same time enables rapid adaptation.
sung an unterschiedliche Wärmezufuhr- und Entnahmebedingungen ermöglicht.adaptation to different heat supply and extraction conditions.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Warmwasserspeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Hinsichtlich wesentlicher weiterer Ausgestaltungen wird auf die Ansprüche 2 bis 10 verwiesen.The invention solves this problem by a hot water tank with the features of claim 1. With regard to essential further embodiments, reference is made to claims 2 to 10.
Der Vorteil des erfinderischen Warmwasserspeichers liegt darin, daß einerseits beim Zentralspeicher mit einer Schichtenladevorrichtung und ein oder mehreren Entladerohrwendeln noch mindestens ein Zusatzspeicher direkt angeschlossen wird. Andererseits wird der Zusatzspeicher mit einer Schichtenladevorrichtung am Zentralspeicher angeschlossen. Dabei wird im Zentralspeicher im Bereich der Schichtenladevorrichtung vom Zusatzspeicher das Speichermedium (Wasser) mit wesentlich höheren Temperaturen behalten als im angeschlossenen Zusatzspeicher. Das wird für das Aufheizen von Brauchwasser gebraucht. So kann man in der Heizungsanlage einen Wärmespeicher verwenden, dessen Speichervolumen man gegenüber vergleichbaren herkömmlichen Anlagen erheblich und variabel vergrößern kann, ohne Verwendung teuerer und komplizierter Regeltechnik. Dadurch wird erreicht, daß beispielsweise in Zeiten mit mäßigem bis mittlerem Wasserbedarf der Brenner trotz seiner großen Heizleistung, die regelmäßig für den Wärmebedarf am kältesten Tag ausgelegt ist, für eine relativ lange Dauer eingeschaltet bleibt und damit optimal arbeiten kann, bis der Wärmespeicher wieder voll aufgeladen ist, oder es wird ein Brenner mit kleiner Heizleistung gewählt, oder es wird bei der Nutzung von Sonnenenergie mehr Wärme an sonnigen Tagen gespeichert und entsprechend gezielt an kalten Tagen durch warmes Wasser und Heizung abgegeben.The advantage of the inventive hot water storage tank is that, on the one hand, at least one additional storage tank is connected directly to the central storage tank with a stratified charging device and one or more discharge pipe coils. On the other hand, the additional storage tank is connected to the central storage tank with a stratified charging device. In the central storage tank in the area of the stratified charging device, the additional storage tank keeps the storage medium (water) at a much higher temperature than in the connected additional storage tank. This is used to heat up domestic water. In this way, a heat storage tank can be used in the heating system, the storage volume of which can be increased considerably and variably compared to comparable conventional systems, without the use of expensive and complicated control technology. This means that, for example, in times of moderate to medium water demand, the burner remains switched on for a relatively long time despite its high heating output, which is usually designed to meet the heat demand on the coldest day, and can therefore work optimally until the heat storage is fully charged again, or a burner with a lower heating output is selected, or when using solar energy, more heat is stored on sunny days and released accordingly on cold days through warm water and heating.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wärmespeichers veranschaulichen. In der Zeichnung zeigen:Further details and advantages of the invention emerge from the following description and the drawings, which illustrate an embodiment of the heat storage device according to the invention. In the drawing:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Warmwasserspeichers in Form einer Mehrkammereinheit gemäß einer Linie I-I in Fig. 2,Fig. 1 is a sectional view of a hot water tank in the form of a multi-chamber unit according to a line I-I in Fig. 2,
Fig. 2 eine Draufsicht des Warmwasserspeichers gemäß Fig. 1 in einer Schnittebene II-II in Fig. 1,Fig. 2 is a plan view of the hot water tank according to Fig. 1 in a sectional plane II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht ähnlich Fig. 2 mit einer Schnittebene III-III in Fig. 1,Fig. 3 is a plan view similar to Fig. 2 with a section plane III-III in Fig. 1,
Fig. 4 eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung desFig. 4 an enlarged detail of the
Mittelrohres des Wärmetauschers gemäß Fig. 1,Center tube of the heat exchanger according to Fig. 1,
Fig. 5 eine Draufsicht des Mittelrohres gemäß Fig. 4,Fig. 5 is a plan view of the central tube according to Fig. 4,
Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung einer die Mehrkammereinheit verbindenden Schichtenladevorrichtung, undFig. 6 is an enlarged view of a layered loading device connecting the multi-chamber unit, and
Fig. 7 eine Schnittdarstellung der Schichtenladevorrichtung gemäß einer Linie V-V in Fig. 6.Fig. 7 is a sectional view of the layer charging device according to a line V-V in Fig. 6.
Die in Fig. 1 dargestellte und insgesamt mit M bezeichnete Mehrkammereinheit wird durch Ankoppelung von einem oder mehreren zusätzlichen Wärmespeichern 2, 3 an den Zentralspeicher 1 mittels eines als Austauschrohr wirksamen Ver-The multi-chamber unit shown in Fig. 1 and designated as M is constructed by coupling one or more additional heat storage units 2, 3 to the central storage unit 1 by means of a connection that acts as an exchange pipe.
-A--A-
bindungsrohres 4 und einer Vorrichtung 6 mit einer Durchlaßöffnung 5 erreicht. Die Durchflußöffnungen 4' und 5 dieser Rohrteile haben einen Querschnitt von mind. 1 bis 10 % der Nennfläche des Zentralspeichers 1. Dabei sind die oberen Verbindungsrohre 5 zusammen mit den Schichtenladevorrichtungen 6 montiert, die mit in verschiedene Höhen angeordneten Ausströmöffnungen 8 und Rückschlagventilen 9 ausgebildet sind. Diese Schichtenladevorrichtungen 6 weisen eine Länge L von 0,25 bis 0,5 der Höhe H des Zentralspeichers auf.connecting pipe 4 and a device 6 with a passage opening 5. The flow openings 4' and 5 of these pipe parts have a cross section of at least 1 to 10% of the nominal area of the central storage tank 1. The upper connecting pipes 5 are mounted together with the stratified charging devices 6, which are designed with outlet openings 8 and check valves 9 arranged at different heights. These stratified charging devices 6 have a length L of 0.25 to 0.5 of the height H of the central storage tank.
Beim Aufladen wird das Speichermedium (Wasser) in dem unteren Bereich des Zentralspeichers 1 in dem Ladewärmetauscher 10 aufgeheizt und fließt mit höherer Temperatur durch das Mittelrohr (Schichtenladevorrichtung) 11 in den oberen Teil des Zentralspeichers 1. Dieses Mittelrohr (Schichtenladevorrichtung) 11 hat auch in verschiedenen Höhen angeordnete Ausströmöffnungen 8' und Rückschlagventile 9'. Dabei strömt das aufgewärmte Wasser im wesentlichen in der Höhe aus, in der das außerhalb des Mittelrohres 11 befindliche Wasser die gleiche Temperatur hat wie das aufsteigende Wasser, drückt die Rückschlagventile 9 nach unten, öffnet die Ausströmöffnungen 8 und bildet mehrere Schichten heißen Wassers, wobei jede Schicht ihre eigene Temperatur hat. Bei einer starken Aufwärtsströmung im Mittelrohr (Schichtenladevorrichtung) 11 werden durch einen entstandenen Sog die Rückschlagventile 9 die Ausströmungsöffnungen 8 schließen und dabei tritt kein kaltes Wasser in das Mittelrohr (Schichtenladevorrichtung) 11 ein und kühlt das erhitzte Speichermedium (Wasser) ab.During charging, the storage medium (water) in the lower area of the central storage tank 1 is heated in the charging heat exchanger 10 and flows at a higher temperature through the central pipe (layered charging device) 11 into the upper part of the central storage tank 1. This central pipe (layered charging device) 11 also has outflow openings 8' and check valves 9' arranged at different heights. The heated water flows out essentially at the height at which the water outside the central pipe 11 has the same temperature as the rising water, pushes the check valves 9 downwards, opens the outflow openings 8 and forms several layers of hot water, each layer having its own temperature. In the event of a strong upward flow in the central pipe (stratified charging device) 11, the check valves 9 will close the outflow openings 8 due to a suction that is created, and no cold water will enter the central pipe (stratified charging device) 11 and cool down the heated storage medium (water).
Wenn in der Ebene der unteren Einströmöffnung 7 der Schichtenladevorrichtung 6 des Zentralspeichers 1 die Wassertemperatur höher als in dem oberen Teil des zusätzlichen Wärme-Speichers 2, 3 wird, dann wird mit dem Aufladen des zusätzlichen Wärmespeichers 2, 3 begonnen. Dabei fließt das Speichermedium (Wasser) mit höherer Temperatur durch die Schichtenladevorrichtung 6 in den oberen Teil des zusätzlichen Wärmespeichers 2, 3 und drückt das kalte Wasser durch das Verbindungsrohr 4 in den unteren Bereich des Zentralspeichers 1. Dort wird wiederum das kalte Wasser in dem Ladewärmetauscher 10 aufgeheizt und mit dem Mittelrohr 11 (Schichtenladevorrichtung) nach oben gefördert. Das geht so lange, bis die zusätzlichen Wärmespeicher 2, 3 in der Ebene von der unteren Einströmöffnung 7 der Schichtenladevorrichtung 6 die gleiche Temperatur haben, wie der Zentralspeicher 1 in gleicher Ebene.If the water temperature in the level of the lower inlet opening 7 of the stratified charging device 6 of the central storage tank 1 becomes higher than in the upper part of the additional heat storage tank 2, 3, then charging of the additional heat storage tank 2, 3 begins. The storage medium (water) with the higher temperature flows through the stratified charging device 6 into the upper part of the additional heat storage tank 2, 3 and pushes the cold water through the connecting pipe 4 into the lower area of the central storage tank 1. There, the cold water is heated up in the charging heat exchanger 10 and pumped upwards via the central pipe 11 (stratified charging device). This continues until the additional heat storage tanks 2, 3 in the level of the lower inlet opening 7 of the stratified charging device 6 have the same temperature as the central storage tank 1 on the same level.
Danach wird das Speichermedium (Wasser) im Zentralspeicher unterhalb von der unteren Einströmöffnung 7 der Schichtenladevorrichtung 6 und den zusätzlichen Wärmespeicher 2, 3 weiter gleichzeitig aufgeheizt, bis die Wassertemperatur in der Ebene der Ladewärmetauscher 10 die maximale Temperatur erreicht, die der Wärmetauscher 10 liefert.Thereafter, the storage medium (water) in the central storage tank below the lower inlet opening 7 of the stratified charging device 6 and the additional heat storage tanks 2, 3 are heated simultaneously until the water temperature in the level of the charging heat exchangers 10 reaches the maximum temperature that the heat exchanger 10 delivers.
Beim Verbrauch des warmen Brauchwassers wird kaltes Wasser durch die Entladerohrwendel 12, die durch die ganze Höhe des Zentralspeichers 1 verläuft, gepumpt. Für die Heizungsunterstützung wird eine zweite Entladerohrwendel 13 benutzt. Sie ist von unterem (Kälte)Bereich bis zu der Ebene von der unteren Einströmöffnung 7 der Schichtenladevorrichtung 6 in Zentralspeicher 1 eingeordnet. Bei Benutzung von Brauchwasser und Heizungsunterstützung kühlt sich das WasserWhen hot domestic water is used, cold water is pumped through the discharge pipe coil 12, which runs through the entire height of the central storage tank 1. A second discharge pipe coil 13 is used for heating support. It is arranged from the lower (cold) area to the level of the lower inlet opening 7 of the stratified charging device 6 in the central storage tank 1. When domestic water and heating support are used, the water cools down
im Zentralspeicher 1, strömt nach unten und drückt warmes Wasser in den Zusatzpeichern 2 und 3 nach oben. Bei diesem Verlauf kommt warmes Speichermedium (Wasser) aus dem zusätzlichen Wärmespeicher 2 und 3 in den Zentralspeicher 1 durch die Schichtenladevorrichtung 6.in the central storage tank 1, flows downwards and pushes warm water upwards in the additional storage tanks 2 and 3. In this process, warm storage medium (water) comes from the additional heat storage tanks 2 and 3 into the central storage tank 1 through the stratified charging device 6.
Wenn die Temperatur vom Speichermedium im oberen Teil des Zentralspeichers 1 kleiner ist als in den zusätzlichen Wärmespeichern 2 und 3, dann drückt heißes Wasser die Rückschlagklappen 9 bei den Ausströmöffnungen 8 der Schichtenladevorrichtung 6 nach unten und heißes Wasser fließt in den Zentralspeicher 1 zurück.If the temperature of the storage medium in the upper part of the central storage tank 1 is lower than in the additional heat storage tanks 2 and 3, then hot water pushes the non-return valves 9 at the outlet openings 8 of the stratified charging device 6 downwards and hot water flows back into the central storage tank 1.
Wenn die Temperatur vom Speichermedium im oberen Teil des Zentralspeichers 1 größer ist als in den zusätzlichen Wärmespeichern 2 und 3, dann drückt das heiße Wasser in dem Zentralspeicher 1 die Rückschlagklappen 9 bei den Ausströmöffnungen 8 der Schichtenladevorrichtung 6 zu und das Speichermedium (Wasser) fließt aus dem zusätzlichen Wärmespeicher 2, 3 in den Zentralspeicher 1 durch die nächsten unteren Ausströmöffnungen 8 oder letztendlich durch die Einströmöffnungen 7 der Schichtenladevorrichtung 6. Dabei bleibt das Speichermedium im oberen Teil des Zentralspeichers 1 mit höherer Temperatur und gibt seine Wärme dem Brauchwasser. Wenn die Temperatur im Zentralspeicher 1 tiefer fällt als im Zusatzspeicher 2, kommt automatisch Nachschub vom Speichermedium (Wasser) mit höherer Temperatur aus dem Zusatzspeicher 2 und 3 durch die Schichtenladevorrichtung 6.If the temperature of the storage medium in the upper part of the central storage tank 1 is higher than in the additional heat storage tanks 2 and 3, the hot water in the central storage tank 1 pushes the non-return valves 9 at the outlet openings 8 of the stratified charging device 6 closed and the storage medium (water) flows from the additional heat storage tank 2, 3 into the central storage tank 1 through the next lower outlet openings 8 or finally through the inlet openings 7 of the stratified charging device 6. The storage medium remains in the upper part of the central storage tank 1 with a higher temperature and gives its heat to the domestic water. If the temperature in the central storage tank 1 falls lower than in the additional storage tank 2, the storage medium (water) with a higher temperature is automatically replenished from the additional storage tanks 2 and 3 through the stratified charging device 6.
Weitere konstruktive Einzelheiten der Mehrkammereinheit M sind prinzipiell in den Zeichnungen dargestellt, wobei die Schichtenladevorrichtung 6, 6' insbesondere aus einem wärme-Further structural details of the multi-chamber unit M are shown in principle in the drawings, wherein the layer charging device 6, 6' consists in particular of a heat-
dämmenden Material besteht, die Behälter 1, 2 eine sechseckige Querschnittskontur aufweisen können und im Zusatzspeicher 2, 3 ein eine latente Wärmespeichersubstanz aufnehmender Behälter B vorgesehen ist.insulating material, the containers 1, 2 can have a hexagonal cross-sectional contour and in the additional storage 2, 3 a container B is provided which holds a latent heat storage substance.
Claims (10)
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| DE29813784U DE29813784U1 (en) | 1998-08-01 | 1998-08-01 | Hot water tank |
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| DE29813784U DE29813784U1 (en) | 1998-08-01 | 1998-08-01 | Hot water tank |
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