AT400984B - Vorrichtung zum erwärmen von brauchwasser mit hilfe eines heizmediums - Google Patents

Description

AT 400 984 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums, bestehend aus einem Gegenstromwärmetäuscher mit zwei Strömungskanälen einerseits für das Heizmedium und anderseits für das über eine Kaltwasserleitung zugeführte und über eine Warmwasserleitung entnehmbare Brauchwasser, wobei ein Strömungskanal als schraubenförmig auf einem Innenmantel aufgewickelte Rohrschlange ausgebildet ist, deren von einem Außenmantel umschlossene Windungen zwischen sich und den beiden Mänteln den anderen Strömungskanal einschließen.

Um mit Hilfe der fühlbaren Wärme des Heizmediums einer Fernheizanlage Brauchwasser vorteilhaft erwärmen zu können, ist es bekannt, den Wärmetauscher als Durchlauferhitzer auszubilden, so daß zufolge des Wärmeaustausches zwischen strömenden Medien die jeweils günstigsten Verhältnisse hinsichtlich des Wärmeüberganges eingehalten werden können. Einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich dabei, wenn der Wärmetauscher einen Innen- und einen Außenmantel und wenigstens eine schraubenlinienförmig verlaufende Rohrschlange aufweist, deren Windungen zwischen dem Innen- und dem Außenmantel eingeschlossen sind und die zwischen sich und dem Innen- und dem Außenmantel einen zusätzlichen Strömungskanal bilden, so daß beispielsweise das Brauchwasser durch die Rohrschlange und im Gegenstrom dazu das Heizmedium in dem sich zwischen den Windungen der Rohrschlange ergebenden Strömungskanal geführt werden. Nachteilig bei solchen Gegenstromwärmetäuschern ist im Vergleich zu Warmwasserspeichern allerdings, daß sich aufgrund des begrenzten Wärmeangebotes durch das Heizmedium eine Beschränkung für die in der Zeiteinheit entnehmbare Warmwassermenge ergibt. Warmwasserspeicher bedingen unabhängig davon, ob sie über einen solchen Gegenstromwärmetäuscher gespeist werden oder zur Erwärmung des Wassers im Wärmeaustausch mit einem Heizmedium eine Rohrschlange für das Heizmedium aufweisen, insbesondere bei einer im allgemeinen geforderten Begrenzung der Rücklauftemperatur des Heizmediums eine Temperaturschichtung des Brauchwassers, die die Gefahr einer Legionellenbildung mit sich bringt.

Darüber hinaus ist ein Warmwasserspeicher bekannt (CH-PS 641 268), in den die Kaltwasserleitung und die Warmwasserleitung münden, ohne daß die Kaltwasserleitung über einen Gegenstromwärmetäuscher geführt wird. Das Brauchwasser im Warmwasserspeicher wird vielmehr über eine Rohrschlange erwärmt, die zwischen einem Innen- und einem Außenmantel vorgesehen ist und die die Innenwand bildende Umfangswand des Warmwasserspeichers umschließt, allerdings mit radialem Abstand, weil die Wärmeübertragung zwischen der an eine Zu- und eine Ableitung für ein Heizmedium angeschlossenen Rohrschlange und dem Warmwasserspeicher über eine Wärmeübertragungsflüssigkeit erfolgt, die in den Zwischenraum zwischen dem Innen- und dem Außenmantel eingefüllt ist. Damit ergeben sich grundsätzlich andere Wäremübergangsverhältnisse, weil kein Gegenstromwärmetäuscher mit zwei Strömungskanälen einerseits für das Heizmedium und anderseits für das über eine Kaltwasserleitung zugeführte Brauchwasser vorliegt

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums zu schaffen, die die Vorteile eines Gegenstromwärmetäuschers mit den Vorteilen eines Warmwasserspeichers verbindet, ohne die jeweiligen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Windungen der Rohrschlange in an sich bekannter Weise die den Innenmantel bildende Umfangswand eines Warmwasserspeichers umschließen, daß der Strömungskanal für das Brauchwasser mit seinem warmen Ende im Warmwasserspeicher mündet und daß die Warmwasserleitung, wie an sich ebenfalls bekannt, an den Warmwasserspeicher angeschlossen ist.

Aufgrund dieser Maßnahmen wird zunächst das aus der Kaltwasserleitung dem Gegenstromwärmetäuscher zuströmende Brauchwasser durch das Heizmedium erwärmt, bevor es in den Warmwasserspeicher fließt. Da die Umfangswand des Warmwasserspeichers außerdem eine Wärmetauscherfläche zwischen dem Brauchwasser im Warmwasserspeicher und dem Heizmedium bildet, das zwischen der Umfangswand des Warmwasserspeichers und dem Außenmantel des Gegenstromwärmetäuschers strömt, kann das Brauchwasser im Wärmespeicher unabhängig von einer Wasserentnahme über die an den Warmwasserspeicher angeschlossene Warmwasserleitung erwärmt werden. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, daß das Brauchwasser im Warmwasserspeicher ein vorgegebenes Temperaturniveau nicht unterschreitet. Damit ist eine wirtschaftliche Ausnützung des Wärmeangebotes durch das Heizmedium gewährleistet, und zwar unter Berücksichtigung einer gegebenenfalls geforderten Temperaturbegrenzung für den Rücklauf des Heizmediums. Dazu kommt, daß der vom Heizmedium erwärmte Ringraum zwischen der Umfangswand des Warmwasserspeichers und der Außenwand des Gegenstromwärmetäuschers Wärmeverluste des Warmwasserspeichers verhindert, so daß mit einer üblichen den Gegenstromwärmetäuscher außen umschließenden Wärmedämmung die Wärmeverluste sehr niedrig gehalten werden können.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums in einem schematischen Axialschnitt gezeigt. 2

Claims (1)

1. AT 400 984 B Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Warmwasserspeicher 1, auf dessen Umfangswand 2 eine Rohrschlange 3 schraubenförmig so aufgewickelt ist, daß zwischen den einzelnen Windungen 4 ein axialer Abstand verbleibt. Da die Windungen 4 der Rohrschlange 3 von einem Außenmantel 5 umschlossen sind, ergibt sich zwischen den Windungen 4 der Rohrschlange 3 und den beiden Mänteln 2 und 5 ein zusätzlicher Strömungskanal 6, der den Warmwasserspeicher 1 ebenfalls schraubenlinienförmig umschließt. Der durch die Rohrschlange 3 gebildete Strömungskanal 7 und der zwischen den Windungen 4 der Rohrschlange 3 erhaltene Strömungskanal 6 ergeben einen Gegenstromwärmetäuscher 8. Zu diesem Zweck ist die Rohrschlange 3 an ihrem unteren Ende an eine Kaltwasserleitung 9 angeschlossen und mündet im Bereich des oberen Endes über eine Speiseleitung 10 im Warmwasserbehälter 1, aus dem das Warmwasser durch eine Warmwasserleitung 11 entnommen werden kann, die über ein Mischventil 12 mit der Kaltwasserleitung 9 zur Temperaturregelung des entnommenen Warmwassers verbunden ist. Das Heizmedium einer Fernheizung, üblicherweise Heißwasser, wird über eine Vorlaufieitung 13 oben dem Strömungskanal 6 zugeführt und fließt im Gegenstrom zum Brauchwasser in der Rohrschlange 6 zwischen den Windungen 4 der Rohrschlange 3 schraubenförmig um den Warmwasserspeicher 1 nach unten, wo es über die Rücklaufleitung 14 wieder abgeführt wird. Die Rücklaufleitung 14 ist mit einem Temperaturbegrenzungsventil 15 versehen, das den Rücklauf sperrt, wenn die Rücklauftemperatur des Heizmediums über einem voreingestellten Wert liegt. Wird dem Warmwasserspeicher 1 über die Warmwasserleitung 11 Warmwasser entnommen, so fließt Brauchwasser über den Gegenstromwärmetäuscher 8 in den Warmwasserspeicher 1 nach. Das aus der Kaltwasserleitung 9 nachfließende Brauchwasser wird im Gegenstrom mit dem Heizmedium durch Wärmeaustausch erwärmt, wobei sich aufgrund der vergleichsweise großen Wärmetauscherflächen zwischen den Strömungskanälen 6 und 7 ein vorteilhafter Wärmeübergang ergibt. Das Sperren der Warmwasserleitung 11 ist jedoch nicht zwangsläufig mit dem Ende der Warmwassererwärmung verbunden. Liegt nämlich die Rücklauftemperatur des Heizmediums unter dem Ansprechwert des Temperaturbegrenzungsventils 15, so durchströmt das Heizmedium auch nach der Warmwasserentnahme dem Gegenstromwärmetäuscher 8, um nunmehr über die Umfangswand 2 des Warmwasserspeichers 1 das Brauchwasser im Warmwasserspeicher zu erwärmen, bis aufgrund der steigenden Brauchwassertemperatur die Rücklauftemperatur des Heizmediums die Ansprechtemperatur des Temperaturbegrenzungsventils 15 erreicht. Die Brauchwassererwärmung kann erst wieder einsetzen, wenn zufolge einer Brauchwasserentnahme oder einer Abkühlung des gespeicherten Brauchwassers die Rücklauftemperatur des Heizmediums unter den Ansprechwert des Temperaturbegrenzungsventiles 15 fällt. Durch die konstruktive Maßnahme, die Rohrschlange 3 des Gegenstromwärmetäuschers 8 auf die Umfangswand des Warmwasserspeichers 1 aufzuwickeln, wird somit ein zusätzlicher Wärmeaustausch zwischen dem Heizmedium und dem Brauchwasser im Warmwasserspeicher 1 ermöglicht, wodurch die Vorteile eines Durchlauferhitzers mit den Vorteilen eines Warmwasserspeichers verbunden werden können. Dazu kommen geringe Wärmeverluste, weil der vom Heizmedium erwärmte Gegenstromwärmetäuscher 8, der in üblicher Weise von einer lediglich strichpunktiert angedeuteten Wärmedämmung 16 umschlossen ist, größere Wärmeverluste verhindern hilft. Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums, bestehend aus einem Gegenstromwärmetäuscher mit zwei Strömungskanälen einerseits für das Heizmedium und anderseits für das über eine Kaltwasserleitung zugeführte und über eine Warmwasserleitung entnehmbare Brauchwasser, wobei ein Strömungskanal als schraubenförmig auf einem Innenmantel aufgewickelte Rohrschlange ausgebildet ist, deren von einem Außenmantel umschlossene Windungen zwischen sich und den beiden Mänteln den anderen Strömungskanal einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (4) der Rohrschlange (3) in an sich bekannter Weise die den Innenmantel bildende Umfangswand (2) eines Warmwasserspeichers (1) umschließen, daß der Strömungskanal (7) für das Brauchwasser mit seinem warmen Ende im Warmwasserspeicher (1) mündet und daß die Warmwasserleitung (11), wie an sich ebenfalls bekannt, an den Warmwasserspeicher (1) angeschlossen ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 3 1