AT402108B - Pufferspeicher für einen heizungskreislauf - Google Patents

Description

AT 402 108 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Pufferspeicher für einen Heizungskreislauf mit einem im oberen Speicherbereich eingesetzten, an eine Kalt- und an eine Warmwasserleitung angeschlossenen Brauchwasserspeicher, in dessen Bodenbereich der Vorlauf und mit Abstand unterhalb des Vorlaufes der Rücklauf des Heizungskreislaufes mit dem Pufferspeicher verbunden sind.

Zur besseren Ausnützung des Wärmeangebotes eines Heizkessels für feste Brennstoffe ist es bekannt (AT-384 481 B), zwischen dem Heizkessel und dem Heizungskreislauf einen Pufferspeicher vorzusehen, in dem Überschußwärme gespeichert werden kann. Da im oberen Bereich dieses Pufferspeichers ein Brauchwasserspeicher vorgesehen ist, kann zusätzlich Brauchwasser im Wärmeaustausch mit dem Heizungswasser erwärmt werden. Nachteilig bei dieser bekannten Anordnung ist allerdings, daß der Pufferspeicher gemeinsame Anschlüsse für den Vor- bzw. Rücklauf des Heizungskreislaufes und des Heizkessels aufweist, so daß wegen der Anordnung des Anschlusses für den Vorlauf des Heizungskreislaufes bzw. des Heizkessels im Bodenbereich des Brauchwasserspeichers die Temperatur im Deckenbereich des Pufferspeichers und damit die Entnahmetemperatur des Brauchwassers von den Betriebsbedingungen und deshalb auch von der dem Brauchwasserspeicher in dessen Bodenbereich zugeführten Kaltwassermenge abhängt. Dazu kommt noch, daß die Rücklauftemperatur des Heizungskreislaufes die niedrigste Temperatur innerhalb der Temperaturschichtung des Pufferspeichers bestimmt, was den wirtschaftlichen Anschluß von Zusatzheizeinrichtungen, beispielsweise einer Solarheizung, aufgrund der für diese Zusatzheizeinrichtungen erforderlichen niedrigen Rücklauftemperaturen im allgemeinen ausschließt. Aus diesem Grunde wird vielfach auf einen Brauchwasserspeicher innerhalb des Pufferspeichers verzichtet und für die Warmwasserbereitung ein Durchlaufwärmetauschervorgesehen, der innerhalb oder außerhalb des Wärmetauschers angeordnet sein kann. Während der Durchlaufwärmetauscher innerhalb des Pufferspeichers dessen Temperaturschichtung gefährdet, muß für einen Durchlaufwärmetauscher außerhalb des Pufferspeichers ein vergrößerter Aufwand in Kauf genommen werden.

Damit die Schichtung zwischen dem erwärmten und dem noch nicht erwärmten Brauchwasser in einem Brauchwasserspeicher nicht durch in diesem Brauchwasserspeicher vorgesehene Durchlaufwärmetauscher gestört werden kann, ist es bekannt (DE-3 305 041 A1), zwischen dem warmen und dem kalten Brauchwasser eine nachgiebige Zwischenwand mit einer verschließbaren Durchtrittsöffnung vorzusehen, so daß eine Vermischung der Wasserschichten ober- und unterhalb der Zwischenwand nur bei geöffneter Durchtrittsöffnung erfolgen kann. Die mit zunehmender Warmwasserentnahme und der damit verbundenen Kaltwasserzufuhr im Speicher nach oben steigende Zwischenwand bedingt allerdings einen der Höhe nach veränderlichen Durchlaufwärmetauscher oberhalb der Zwischenwand, was durch eine elastische, schraubenlinienförmige Rohrschlange erreicht wird, deren Windungen von der untersten bis zur obersten in ihrem Durchmesser kontinuierlich abnehmen, so daß sich diese Windungen bei einer axialen Belastung über die Zwischenwand axial ineinanderlegen. Dieser bekannte Brauchwasserspeicher kann allerdings nicht als Pufferspeicher für einen Heizungskreislauf eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Pufferspeicher der eingangs geschilderten Art mit vergleichsweise einfachen konstruktiven Mitteln so zu verbessern, daß er den unterschiedlichen Anforderungen sowohl hinsichtlich der Brauchwassererwärmung als auch bezüglich des Heizungskreislaufes vorteilhaft entsprechen kann. Darüber hinaus soll er sich für den Anschluß von Heizeinrichtungen mit einer besonders niedrigen Rücklauftemperatur gut eignen.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß im unteren Bereich des Pufferspeichers ein Wärmetauscher für das Brauchwasser in Form einer zum Pufferspeicher koaxialen, schraubenförmig gewundenen Rohrschlange vorgesehen ist, deren Windungen von der untersten, an die Kaltwasserleitung angeschlossenen bis zur obersten, über eine Steigleitung mit dem Brauchwasserspeicher verbundenen Windung in ihrem Durchmesser in an sich bekannter Weise kontinuierlich abnehmen, daß der Rücklauf des Heizungskreislaufes oberhalb des Wärmetauschers für das Brauchwasser in den Pufferspeicher mündet, und daß der Pufferspeicher im Deckenbereich Anschlüsse für den Vorlauf wenigstens zweier Heizeinrichtungen, beispielsweise eines Heizkessels und einer Solarheizung, aufweist, deren Rückläufe im Bereich der obersten bzw. der untersten Windung des Wärmetauschers für das Brauchwasser an den Pufferspeicher angeschlossen sind.

Der an die Kaltwasserleitung angeschlossene Wärmetauscher für das Brauchwasser im unteren Speicherbereich des Pufferspeichers dient einerseits zur Vorwärmung des Brauchwassers und anderseits zur Kühlung des Pufferspeichers im Bodenbereich, so daß in diesem Bodenbereich jede Heizeinrichtung für eine möglichst niedrige Rücklauftemperatur, z. B. eine Solarheizung oder ein Brennwertkessel, angeschlossen werden kann. Durch die sich nach oben verjüngende, konische Wicklung des Wärmetauschers wird unter Berücksichtigung der Konvektion eine vergleichsweise große Wärmetauscherfläche und damit ein guten Wärmeübergang sichergestellt. Die Vorund Rücklaufbedingungen für den Heizungskreislauf können davon unabhängig gewählt werden, weil der Heizungskreislauf an den mittleren Speicherbereich des 2

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Pufferspeichers oberhalb des Wärmetauschers für das Brauchwasser und unterhalb des Brauchwasserspeichers angeschlossen ist. Die Temperaturschichtung wird in diesem Speicherbereich durch keinen Wärmeaustausch gestört, da dieser mittlere Speicherbereich lediglich von der Steigleitung zwischen dem unteren Wärmetauscher und dem oberen Brauchwasserspeicher durchsetzt wird und allenfalls isoliert werden kann.

Das im unteren Bereich des Pufferspeichers vorgewärmte Brauchwasser wird im Brauchwasserspeicher im Wärmeaustausch mit dem Wärmeträger des Pufferspeichers, vorzugsweise Wasser, auf die vorgesehene Endtemperatur erwärmt, und zwar über eine Heizeinrichtung, deren Vorlauf im Deckenbereich des Pufferspeichers mündet, so daß in diesem obersten Speicherbereich des Pufferspeichers eine vorgebbare Temperatur eingehalten werden kann, die eine bestimmte Entnahmetemperatur für das Brauchwasser unabhängig von den jeweiligen Bedingungen des Heizungskreislaufes unter der Voraussetzung sicherstellt, daß die maximale Vorlauftemperatur für den Heizungskreislauf die vorbestimmte Endtemperatur des Brauchwassers nicht übersteigt.

Damit im Bereich des Wärmetauschers für das Brauchwasser besonders günstige Wärmeübergangsbedingungen erreicht werden können; empfiehlt es sich, die Durchmesser der Windungen des Wärmetauschers für das Brauchwasser von Windung zu Windung um zumindest angenähert das Doppelte des Rohrdurchmessers der Rohrschlange unterschiedlich auszubilden. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, daß alle Windungen des Wärmetauschers in vorteilhafter Weise innerhalb der Konvektionsströmung des Wärmeträgers des Pufferspeichers in diesem Speicherbereich liegen. Erstrecken sich der Brauchwasserspeicher und der Wärmetauscher für das Brauchwasser jeweils über das obere und das untere Drittel der Höhe des Pufferspeichers, so werden für die meisten Anforderungen vorteilhafte Speicherbereiche geschaffen.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Pufferspeicher in einem schematischen Achsialschnitt und

Fig. 2 eine Heizungsanlage mit einem erfindungsgemäßen Pufferspeicher in einem vereinfachten

Blockschaltbild.

Wie sich insbesondere aus der Fig. 1 ergibt, ist in den zylindrischen Pufferspeicher 1 oben ein Brauchwasserspeicher 2 und unten ein Wärmetauscher 3 für das dem Brauchwasserspeicher 2 zuzuführende Brauchwasser eingesetzt, wobei sich sowohl der Wärmetauscher 3 als auch der Brauchwasserspeicher 2 über etwa ein Drittel der Hohe des Pufferspeichers 1 erstrecken. Der Wärmetauscher 3, der eingangsseitig an eine Kaltwasserleitung 4 angeschlossen ist und ausgangsseitig über eine Steigleitung 5 mit dem Brauchwasserspeicher in Verbindung steht, wird durch eine zum Pufferspeicher 1 koaxiale, schraubenförmig gewundene Rohrschlange gebildet, deren Windungen 6 von der untersten, an die Kaltwasserleitung 4 angeschlossenen Windung 6a bis zur obersten, in die Steigleitung 5 mündenden Windung 6b in ihrem Durchmesser kontinuierlich abnehmen und zwar vorzugsweise jeweils um das Doppelte des Rohrdurchmessers der die Windungen 6 bildenden Rohrschlange.

Der Brauchwasserspeicher 2, der zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche einen gewellten Mantel 7 aufweist, ist im Deckenbereich an eine Warmwasserleitung 8 angeschlossen, über die Warmwasser entnommen werden kann. Die im Boden 9 des Brauchwasserspeichers 2 mündende Steigleitung 5 wirkt mit einem im Brauchwasserspeicher 2 vorgesehenen Prallblech 10 zusammen, um die Temperaturschichtung des Brauchwassers im Brauchwasserspeicher 2 nicht durch das bei einer Warmwasserentnahme zuströmende Frischwasser zu zerstören.

Der mittlere Speicherbereich des Pufferspeichers 1 dient zur Wärmespeicherung für einen Heizungskreislauf 11, wie er in der Fig. 2 schematiswch angedeutet ist. Zu diesem Zweck ist der Pufferspeicher 1 im Bereich des Bodens 9 des Brauchwasserspeichers 2 mit einem Anschluß 12 für den Vorlauf 13 und oberhalb der obersten Windung 6b des Wärmetauschers 3 mit einem Anschluß 14 für den Rücklauf 15 des Heizungskreislaufes 11 versehen. Zum Erwärmen des Wärmeträgers für den Heizungskreislauf, im allgemeinen Wasser, sind Anschlüsse 16 und 17 bzw. 18 und 19 für zwei Heizeinrichtungen 20 und 21 vorgesehen, die gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 durch einen Heizkessel 22 und eine Solarheizung 23 gebildet werden. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Anschlüsse 16 und 18 für den Vorlauf 24 bzw. 25 der beiden Heizeinrichtungen 20 und 21 im Deckenbereich des Pufferspeichers 1 vorgesehen sind, so daß in diesem Speicherbereich die höchste, für die Brauchwassererwärmung erforderliche Temperatur sichergestellt wird. Je nach der Rücklauftemperatur der gewählten Heizeinrichtung 20 bzw. 21 liegt der Anschluß 17 bzw. 19 für den Rücklauf 26 bzw. 27 der Heizeinrichtungen 20 bzw. 21 im Bereich der obersten Windung 6b oder im Bereich der untersten Windung 6a des Wärmetauschers 3 für das Brauchwasser. Damit können für Heizeinrichtungen, die für eine niedrige Rücklauftemperatur ausgelegt sind, vorteilhafte Anschlußbedingungen an den Pufferspeicher gewährleistet werden, weil im Bereich der untersten Windung 6a des Wärmetauschers 3 der Wärmeträger im Pufferspeicher 1 durch das dem Wärmetauscher 3 zufließende Kaltwasser entsprechend gekühlt wird. 3

Claims (2)

1. AT 402 108 B Wie sich aus dem Ausführungsbeispiel nach der Fig.
2. 2 ergibt, kann der erfindungsgemäße Pufferspeicher 1 entweder über den Heizkessel 22 oder die Solarheizung 23 geladen werden. Bei einer Ladung über den Heizkessel 22 wird kühles Heizungswasser über die Ladepumpe 28 aus dem Bereich des Rücklaufes 15 des Heizungskreislaufes 11 dem Pufferspeicher 1 entnommen, im Heizkessel 22 auf die gewünschte, für die Warmwassererwärmung erforderliche Temperatur erwärmt und über den Heizkesselvorlauf 24 wieder dem Pufferspeicher 1 zugeführt, und zwar in dessen Deckenbereich. Die Ladung über die Solarheizung 23 erfolgt in ähnlicher Weise, doch wird das Heizungswasser dem Pufferspeicher 1 in dessen Bodenbereich entnommen, in dem das Heizungswasser aufgrund des Wärmeaustausches mit dem kalten Brauchwasser eine niedrigere Temperatur aufweist, so daß eine hohe Temperaturdifferenz zwischen dem Vorlauf 25 und dem Rücklauf 27 ausgenützt werden kann. Das über die Solarheizung 23 erwärmte und mittels einer Umwälzpumpe 29 durch einen Durchlaufwärmetauscher 30 geführte Wärmeträgermedium der Solarheizung 23 gibt seine Wärme im Wärmeaustausch an das mittels der Umwälzpumpe 31 über den Durchlaufwärmetauscher 30 im Kreislauf geführte Heizungswasser ab, das erhitzt über den Vorlauf 25 oben in den Pufferspeicher 1 strömt. Wird die erforderliche Endtemperatur über die Solarheizung 23 nicht erreicht, so kann das erwärmte Heizungswasser dem Pufferspeicher 1 über ein Umschaltventil 32 im Bereich des Rücklaufes 15 für den Heizungskreislauf 11 zugeführt werden. Der hiefür vorgesehene Anschluß ist mit 33 bezeichnet. Im Heizungsbetrieb wird das erwärmte Heizungswasser dem Pufferspeicher 1 über den Vorlauf 13 entnommen und mittels der Umwälzpumpe 34 durch den Heizungskreislauf 11 gefördert. Nach einer entsprechenden Wärmeabgabe gelangt es über den Rücklauf 15 wieder in den Pufferspeicher 1, wobei innerhalb des Speicherbereiches zwischen dem Vorlauf 13 und dem Rücklauf 15 die Temperaturschichtung im Pufferspeicher aufrecht bleiben soll, was durch die besondere Anordnung des Wärmetauschers 3 unterhalb und des Brauchwasserspeichers 2 oberhalb dieses Speicherbereiches unabhängig von der jeweiligen Brauchwasserentnahme erreicht wird. Es zeigt sich somit, daß durch den erfindungsgemäßen Pufferspeicher 1 unterschiedlichen Anforderungen entsprochen werden kann, so daß dieser Pufferspeicher auch unter sehr unterschiedlichen Betriebsbedingungen wirtschaftlich eingesetzt werden kann. Patentansprüche 1. Pufferspeicher für einen Heizungskreislauf mit einem im oberen Speicherbereich eingesetzten, an eine Kalt- und an eine Warmwasserleitung angeschlossenen Brauchwasserspeicher, in dessen Bodenbereich der Vorlauf und mit Abstand unterhalb des Vorlaufes der Rücklauf des Heizungskreislaufes mit dem Pufferspeicher verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des Pufferspeichers (1) ein Wärmetauscher (3) für das Brauchwasser in Form einer zum Pufferspeicher (1) koaxialen, schraubenförmig gewundenen Rohrschlange vorgesehen ist, deren Windungen (6) von der untersten, an die Kaltwasserleitung (4) angeschlossenen Windung (6a) bis zur obersten, über eine Steigleitung (5) mit dem Brauchwasserspeicher (2) verbundenen Windung (6b) in ihrem Durchmesser in an sich bekannter Weise kontinuierlich abnehmen, daß der Rücklauf (15) des Heizungskreislaufes (11) oberhalb des Wärmetauschers (3) für das Brauchwasser in den Pufferspeicher (1) mündet, und daß der Pufferspeicher (1) im Deckenbereich Anschlüsse (16, 18) für den Vorlauf (24, 25) wenigstens zweier Heizeinrichtungen (20, 21), beispielsweise eines Heizkessels (22) und einer Solarheizung (23), aufweist, deren Rückläufe (17, 19) im Bereich der obersten bzw. der untersten Windung (6b bzw. 6a) des Wärmetauschers (3) für das Brauchwasser an den Pufferspeicher (1) angeschlossen sind. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4