DE2912785C3

DE2912785C3 - Warmwasserbereiter

Info

Publication number: DE2912785C3
Application number: DE19792912785
Authority: DE
Inventors: Hans 8500 Nuernberg Hauptmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-03-30
Filing date: 1979-03-30
Publication date: 1982-02-04
Also published as: DE2912785A1; DE2912785B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter, der durch Sonnenenergie, Erdwärme od. dgl. beheizt ist, mit einem Behälter, einem Kaltwasser-Zulaufstutzen und einem Warmwasser-Ablaufstutzen sowie mit vom Heizmedium durchströmten sich zwischen den Stutzen erstreckenden Rohren, wobei zwischen den Stutzen eine den Behälterinnenraum in zwei Kammern unterteiltende bewegliche Trennscheibe angeordnet ist.

Sonnenenergie ausnutzende Warmwasserbereiter haben im allgemeinen den Nachteil, daß sich bei abgeschalteter Solarheizung, z. B. nachts, das bei der Entnahme von Warmwasser zuströmende Kaltwasser mit der im Behälter verbleibenden Wassermenge vermischt, so daß die Wassertemperatur in dem Behälter erheblich abfällt, selbst dann, wenn nur eine relativ geringe Menge an Warmwasser entnommen wird. In der Praxis kann das zur Folge haben, daß eine statische Heizung in einem dem Warmwasserbereiter mit Solarheizung nachgeschaitetem Behälter frühzeitig eingeschaltet werden muß, obwohl — wenn keine ί Vermischung eintreten würde — an sich noch genügend Warmwasser mit der gewünschten Temperatur zur Verfügung stünde.

Ferner kann sich die Vermischung von Warmwasser und Kaltwasser bei abgeschalteter Solarheizung auch ίο bei der Wiederaufnahme des Betriebs der Solarheizung ungünstig auswirken.

Liegt nämlich die Mischtemperatur in dem an die Solarheizung angeschlossenen Behälter über der Temperatur des Solarmediums, so kann die Solarheizung, obwohl das Solarmedium über die Sonnenkollektoren bereits Solarenergie aufnimmt, beispielsweise in den frühen Morgenstunden, nicht wirksam werden. Erst wenn das Solarmedium eine höhere Temperatur hat als die des Wassers in dem Behälter, tritt ein Heizeffekt auf, der umso größer ist, je größer der Temperaturunterschied ist.

Es ist zwar bereits ein Warmwasserbereiter der eingangs genannten Art durch die DE-AS 12 48 265 bekanni geworden, bei dem ferner das Heizmedium in einem den behälter umgebenden Mantel hindurchströmi, jedoch ist die den Behälterinnenraum in zwei Kammern unterteilende bewegliche Trennwand als ausstüiphare den Kaltwasser-Zulaufsiutzen immer vom Warmwasser-Ablaufstutzen trennende Membran auss» gebildet. Da diese Strömungsmitteltrennung nicht aufhebbar ist, ist eine Umsteuereinrichtung für den Kaltwasser-Zulauf und den Warmwasser-Ablauf dergestalt vorgesehen, daß nach vollständiger Entnahme des Warmwassers aus der einen Kammer das zwischenzeitlieh nachgeflossene und aufgeheizte Wasser aus der anderen Kammer entnehmbar ist, wobei das Kaltwasser nun dann in der einen Kamme; einläuft.

Dieses System ist von der Konstruktion her sehr störanfällig und kann nicht als normaler Durchlauferhit-■ici zer vcwendet werden. Es ist daher für eine Solarheizung od. dgl. nur wenig geeignet.

Aus der DE-OS 27 29 668 ist ein Warmwasserbereiter bekannt, dessen Behälterinnenraum durch eine feststehende Trennwand in zwei Kammern unterteilt ist, die außerdem mehrere öffnungen aufweist. Diese Anlage ist in erster Linie für einen landwirtschaftlichen Milchwirtschaftbetrieb konzipiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs als bekannt vorausgesetzten Warmwasserbe-5» reiter derart auszubilden, daß bei hoher Betriebssicherheit eine optimale Nutzung der Sonnenenergie, Erdwärme od. dgl. möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgernäß dadurch gelöst, daß die Rohre innerhalb des Behälters angeordnet sind, « die bewegliche Trennwand als steife, zwischen den Stutzen verschiebbare Trennscheibe ausgebildet ist, die bei Bewegung vom Warmwasser-Ablaufstutzen zum Kaltwasser-Zulaufstutzen sich öffnende Ventile aufweist und in einer Endstellung einen Wasserdurchlauf bo vom Kaltwasser-Zulaufstutzen zum Warmwasser-Abhufstutzen zuläßt.

Im normalen Betrieb des Warmwasserbereiters bei voll wirksamer Solarheizung befindet sich die Trennscheibe beispielsweise am Kaltwasser-Zulaufstutzen und laßt das nachdringende Kaltwasser in den Behalterinnenraum kommen, wo es sich mit dem dort vorhnndenen Warmwasser vermischt. Der dadurch bedingte Temperaturabfall wird durch die Solarheizung

aufgefangen.

Wird die Solarheizung abends abgeschaltet, so wird die Trennscheibe entriegelt und bewegt sich nunmehr entsprechend der zuströmenden Kaltwassermenge vom Kaltwasser-Zulaufstutzen zum Warm wasser-Ablaufstutzen, wobei sie den Behälterinnenraum in zwei gegeneinander strömungsmitttidichtverschlossene Kammern unterteilt, so daß eine Vermischung des nachfließenden Kaltwassers mit dem abfließenden Warmwasser verhindert wird. Das bei abgeschalteter SolarheL?yng aus dem Behälter entnommene Warmwasser hat also, wenn man von den Wärmeverlusten an die Umgebung absieht, trotz des nachlaufenden Kaltwassers die gleiche Temperatur wie bei eingeschalteter Solarheizung. Erst wenn das Warmwasser aus dem Behälter vollständig abgelaufen ist und sich die Trennscheibe am Wannwasser-Ablaufstutzen befindet, kann das nachlaufende Kaltwasser in den Warmwasser-Ablaufstutzen strömen. Spätestens dann muß eine eventuell vorhandene statische Heizung in einem dem Warmwasserbereiter mit Solarheizung nachgeschalteten Boiler eingeschaltet werden.

Wenn soviel Warmwasser aus dem Behälter bei abgeschalteter Solarheizung entnommen worden ist, daß sich die Trennscheibe am Warmwasser-Ablaufstutzen des Behälters befindet, dann wird vor dem Einschalten der Solarheizung die Trennscheibe von dem Warmwasser-Ablaufstutzen zum Kaltwasser-Zulaufstutzen, beispielsweise über einen außen angebrachten Stellmotor, bewegt, um die oben beschriebene Funktion jo der Trennscheibe für die nächste Abschaltung der Solarheizung sicherzustellen. Diese Bewegung gegen das stehende Wasser wird durch die sich dabei öffnenden Ventile ermöglicht. Sollte aber, was gewöhnlich bei nicht zu klein dimensionierten Behälter und in Anbetracht der Tatsache, daß bei abgeschalteter Solarheizung, als nachts, in der Regel weniger Warmwasser entnommen wird, nur ein Teil des zu Anfang zur Verfügung stehende Warmwassers während der Abschaltung der Solarheizung verbraucht worden sein, so befindet sich die Trennscheibe zwischen dem Kaltwasser-Zulaufstutzen und dem Warmwasser-Ablaufstutzen und wird nicht vor dem Einschalten der Solarheizung zum Kaltwasser-Zulaufstutzen bewegt. Die zu Beginn des Tages relativ geringe Abnahme an Solarenergie beim Einschalten der Solarheizung kann dann bereits zum Aufheizen des Kaltwasseranteils in der entsprechenden Kammer aufgrund der dort vorhandenen Temperaturdifferenz verwendet werden. Erst mit zunehmender Erwärmung des Kaltwassers wird dann die Trennscheibe zum Kaltwasser-Zulaufstutzen des Behälters bewegt.

Das erfindungsgemäße System arbeitet sehr zuverlässig, da die Trennscheibe außer an der Bthälterinnenwandung auch durch die sich durch den Behälter erstreckenden Rohre geführt wird und Ventile, die im vorliegenden Fall als einfache Rückschlagventile vorliegen, im allgemeinen äußerst zuverlässig arbeiten.

Der in einer Endstellung der Trennscheibe vorhandene Wasserdurchlauf vom Kaltwasser-Zulaufstutzen zum Warmwasser-Ablaufstutzen kann dadurch hergestellt werden, daß die Trennscheibe vor dem Kaltwasser-Zulaufstutzen bzw. hinter dem Warmwasser-Ablaufstutzen verschiebbar ist. Dies ist eine besonders einfache Lösung. In einer anderen Ausführungsform wird für einen freien Wasserdurchlauf in eine Endstellung der Trennscheibe mit Hilfe von in der Trennscheibe vorgesehenen Ventilen gesorgt, die vorzugsweise als durch den Druck des Kaltwassers in Schließstellung beaufschlagte Ventile ausgebildet sind, welche durch zumindest am Warmwasser-Ablaufsiutzen angeordnete Anschläge zu öffnen sind.

Die Bewegung der die beiden Kammern gegeneinander dicht verschließenden Trennscheibe vom Kaltwasser-Zulaufstutzen zum Warmwasser-Ablaufstutzen bei abgeschalteter Solarheizung kann allein durch das nachströmende Kaltwasser erfolgen, !n einer bevorzugten Ausführungsform aber wird die Bewegung der Trennscheibe vom Kaltwasser-Zulaufstutzen zum Warmwasser-Ablaufstutzen in Abhängigkeit von einem Wasserzähler gesteuert.

Um den Wärmeübergang vom Warmwasser zum Kaltwasser möglichst gering zu halten, kann ferner die Trennscheibe wärmeisoliert ausgebildet sein.

Die Erfindung wird nun an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel und anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Warmwasserbereiter entlang der Linie A -A der F1 g. 2

F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie B-B der Fig.l.

Der in der Zeichnung dargestellte Warmwasserbereiter mit Solarheizung weist einen wärmeisolierten Behälter 10 auf, der eine zylindrische Form hat und vertikal stehend angeordnet ist. Eine untere PIaUe 12 ist im Abstand vom Behälterboden und eine obere Platte 14 im Abstand vom Behälterdeckel angeordnet. Die Zwischenräume zwischen den Platten 12, 14 und dem Behälterboden bzw. dem Behälterdeckel sind über eine Vielzahl von sich vertikal durch den Behälterinnenraum erstreckende Rohre 16 miteinander verbunden. Der untere Zwischenraum weist einen Einlaß für das von den Solarkollektoren zuströmende Solarmedium auf, während der obere Zwischenraum einen Auslaß für das zu den Solarkollektoren hinströmende Solarmedium aufweist. Der Raum zwischen den Platten 12 und 14 dient zur Aufnahme von Wasser und ist unten mit einem Kaltwasser-Zulaufstutzen 18 und oben mit einem Warmwasser-Ablaufstutzen 20 versehen.

Eine horizontale wärmeisoiierte Trennscheibe 22 ist in vertikaler Richtung beweglich in dem Raum zwischen den Platten 12 und 14 angeordnet und wird durch die sie durchsetzenden Rohre 16 geführt. Die Trennscheibe 22 teilt den Raum zwischen den Platten 12, 14 in zwei in strömungsmitteldichtender Weise voneinander getrennte Kammern 24 und 26. Die Trennscheibe 22 weist, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, zwei Ventile V, auf. die als Klappenventile ausgebildet sind und normalerweise durch den höheren Wasserdruck in der unteren Kammer automatisch in ihrer Schließstellung gehalten werden. Die Ventile Vi wirken mit zwei vertikal nach unten von der oberen Platte 14 vorstehenden als Anschläge wirkenden Anschlägen 28 zusammen, so daß sie in der oberen Stellung der Trennscheibe 22 automatisch durch die Anschläge 28 geöffnet werden. Die obere Stellung der Trennscheibe 22 tut dabei durch die Rohre 16 umgreifende und von dec Trennscheibe 22 nach oben abstehende Hülsen 30 bestimmt, die mit der Platte 14 zusammenwirken und als Abstandshalter dienen. Damit die Anschläge 28 und die Ventile V₁ in der oberen Stellung der Trennscheibe 22 öffnen können, n.'iß die Länge der Hülsen 30 kürzer als die Länge der Anschläge 28 sein. Andererseits ist die Länge der Hülsen 30 so groß, daß die Trennscheibe 22 in der oberen Stellung sich noch unter dem Warmwasserablaufstutzen 20 befindet.

Die Trennscheibe 22 weist außerdem, wie aus F i g. 2 hervorgeht, noch zwei weitere Ventile V₂ auf, die als Rückschlagventile ausgebildet sind und das Wasser in Richtung von unten nach oben durch die Trennscheibe strömen lassen, wenn in dieser Richtung der Wasserdruck einen bestimmten, durch eine nicht dargestellte Federeinrichtung vorgesehenen Wert überschreitet. Die Ventile V₂ ermöglichen es, die Trennscheibe 22 bei mit Wasser gefüllten Behälter 10 von oben nach unten zu bewegen.

Schließlich weist die Trennscheibe 22 auf ihrer Unterseite noch mehrere Abstandshalter 32 auf, die in der unteren Stellung der Trennscheibe mit der unteren Platte 12 zusammenwirken, so daß auch in der unteren Stellung der Trennscheibe 22 eine gleichmäßige Druckbeaufschiagung der Trennscheibe durch das Kaltwasser gewährleistet ist.

Im normalen Betrieb der Solarheizung befindet sich die Trennscheibe 22 in der oberen Stellung, in der die Ventile Vi aufgrund der Anschläge 28 geöffnet sind und daher das über den Kaltwasser-Zulaufstutzen eingeleitete Wasser nach Erwärmung durch das Solarmedium aus dem Warmwasser-Ablaufstutzen entweichen kann. Soll die Solarheizung abgeschaltet werden, so wird zuvor die Trennscheibe 22, beispielsweise durch einen nicht gezeigten, außen am Behälter 10 angebrachten Stellmotor, nach unten in ihre untere Stellung bewegt, bis sie mit den Abstandshaltern 32 auf der unteren Platte 12 aufliegt. Diese Bewegung wird durch die Ventile V₂ ermöglicht, die sich dabei öffnen. Wird dann bei abgeschalteter Solarheizung Warmwasser entnommen, so strömt Kaltwasser von unten nach und die Trennscheibe 22 bewegt sich nach oben, wobei sie die untere Kammer 24, in die das Kaltwasser einströmt, von der oberen Kammer 26, aus der das Warmwasser

ίο ausströmt, in strömungsdichtender Weise trennt, da die Ventile V| und V₂ geschlossen sind. Diese Bewegung wird vorzugsweise durch einen an dem Kaltwasser-Zulaufstutzen angeschlossenen Wasserzähler gesteuert.
1st das Warmwasser vor Beginn des erneuten

is Einschaltens der Solarheizung noch nicht vollständig aus dem Behälter !0 entnommen worden, so verbleib! die Trennscheibe 22 beim Einschalten der Solarheizung in ihrer Zwischenstellung und wird entsprechend der Menge des nachfließenden Kaltwassers bewegt Erst wenn das Kaltwasser in der unteren Kammer 24 die Temperatur des Warmwassers in der oberen Kammer 26 übersteigt, wird die Trennscheibe 22 vollständig in die oberste Stellung gebracht, in der die Trennscheibe durchlässig ist und nachströmendes Kaltwasser mit dem im Behälter vorhandenen Warmwasser vermischt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Warmwasserbereiter, der durch Sonnenenergie. Erdwärme, od.dgL beheizt ist, mit einem Behälter, einem Kaltwasser-Zulaufstutzen und einem Wannwasser-Ablaufstutzen sowie mit vom Heizmedium durchströmten sich zwischen den Stutzen erstrekkenden Rohren, wobei zwischen den Stutzen eine den Behälterinnenraum in zwei Kammern unterteilende bewegliche Trennwand angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (16) innerhalb des Behälters (10) angeordnet sind, die bewegliche Trennwand als steife, zwischen den Stutzen (18, 20) verschiebbare Trennscheibe (22) ausgebildet ist, die bei Bewegung vom Warmwasser-Ablaufs'utzen (20) zum Kaliwasser-Zulaufstutzen (18) sich öffnende Ventile (V2) aufweist und in einer Endstelbing einen Wassei durchlauf vom Kaltwasjer-Zulaufstutzen (18) zum Warmwasser-Ablaufstutzen (20) zuläßt.

Z Warmwasserbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennscheibe (22) Ventile (Vi) aufweist, die zumindest bei am Warmwasser-Ablaufstutzen (20) befindlicher Trennscheibe (22) öffnen.

3. Warmwasserbereiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (V2) als federnd beaufschlagte Rückschlagventile ausgebildet sind.

4. Warmwasserbereiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (Vi) als durch den Druck des Kaltwassers in Schließstellung beaufschlagte Ventile ausgebildet sind, die durch am Warmwasser-Ablaufstutzen (20) angeordnete Anschläge (28) zu öffnen sind.

5. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Trennscheibe (22) vom Kaltwasser-Zulaufstutzen (18) zum Warmwasser-Ablaufstutzen (20) in Abhängigkeit von einem Wasserzähler steuerbar ist.

6. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennscheibe (22) wärmeisoliert ausgebildet ist.

7. Warmwasserbereiter nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Trennscheibe (22) in ihrer den freien Wasserdurchlauf zulassenden Endstellung vor den Kaliwasser-Zulaufstutzen (18) bzw. hinter den Warmwasser-Ablaufstutzen (20) verschiebbar ist.