DE102023120333A1 - hot water tank - Google Patents
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Abstract
Warmwasserspeicher (1), zumindest aufweisend einen Behälter (2) mit einem von einer Behälterwandung (3) umschlossenen Volumen (4) zur Speicherung von Warmwasser (5) sowie eine Zuführleitung (6) für Kaltwasser (7), wobei sich die Zuführleitung (6) von außerhalb des Behälters (2) über die Behälterwandung (3) in das Volumen (4) hinein bis hin zu einem Auslass (8) der Zuführleitung (6) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung (6) stromaufwärts des Auslasses (8) eine kleinere erste Durchströmungsquerschnittsfläche Q1 (9) und zwischen der ersten Durchströmungsquerschnittsfläche Q1 (9) und dem Auslass (8) eine größere zweite Durchströmungsquerschnittsfläche Q2 (10) aufweist. Hot water storage tank (1), at least comprising a container (2) with a volume (4) enclosed by a container wall (3) for storing hot water (5) and a supply line (6) for cold water (7), wherein the supply line (6) extends from outside the container (2) over the container wall (3) into the volume (4) as far as an outlet (8) of the supply line (6), characterized in that the supply line (6) has a smaller first flow cross-sectional area Q1 (9) upstream of the outlet (8) and a larger second flow cross-sectional area Q2 (10) between the first flow cross-sectional area Q1 (9) and the outlet (8).
Description
Die Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher.The invention relates to a hot water storage tank.
Anlagen zur Bereitstellung von Warmwasser können einen Warmwasserspeicher zur Speicherung des erwärmten Wassers aufweisen. Insbesondere bei der Nutzung erneuerbarer Energien wie Solarthermie können zu unterschiedlichen Zeitpunkten gute Bedingungen für eine Wärmegewinnung und eine Anforderung von Warmwasser vorliegen. Um hier gleichwohl die seitens eines Nutzers angeforderte Menge bzw. Temperatur mittels Solarthermie erwärmten Wasser abgeben zu können, finden Warmwasserspeicher Anwendung, mit denen das erwärmte Wasser bis zur Nutzung gespeichert werden kann. Dabei wird Kaltwasser in den Warmwasserspeicher zugeführt und darin erwärmt, z. B. über einen Wärmetauscher. Für eine energieeffiziente Nutzung des in dem Warmwasserspeicher gespeicherten Warmwassers sollte die Durchmischung des zugeführten Kaltwassers mit dem bereits erwärmten Warmwasser möglichst gering sein. Dabei erstreckt sich das zur Speicherung des Warmwassers vorgesehene Volumen des Warmwasserspeichers ausgehend von einem unteren Bereich bis hin zu einem oberen Bereich. In dem oberen Bereich setzt sich in bekannter Weise das warme Wasser ab während in dem unteren Bereich aufgrund der höheren Dichte das kalte Wasser angeordnet ist.Systems for providing hot water can have a hot water tank to store the heated water. Particularly when using renewable energies such as solar thermal energy, good conditions for heat generation and a demand for hot water can exist at different times. In order to be able to deliver the amount or temperature of water heated by solar thermal energy requested by a user, hot water tanks are used with which the heated water can be stored until it is used. Cold water is fed into the hot water tank and heated there, e.g. via a heat exchanger. For energy-efficient use of the hot water stored in the hot water tank, the mixing of the cold water supplied with the already heated hot water should be as minimal as possible. The volume of the hot water tank intended for storing the hot water extends from a lower area to an upper area. The hot water settles in the upper area in the known manner, while the cold water is arranged in the lower area due to its higher density.
Dabei ist es bekannt, dass Kaltwasser über ein Fallrohr zuzuführen. Das Fallrohr erstreckt sich von außen in das Volumen des Warmwasserspeichers hinein und verläuft dann hin zu einem unteren Bereich des Warmwasserspeichers. Das Kaltwasser wird damit direkt in den Bereich des Warmwasserspeichers überführt, in den sich das in dem Warmwasserspeicher gespeicherte kalte Wasser mit der Zeit absetzt. Das dabei verwendete Rohrstück ist in der Regel zylindrisch ausgeführt, d. h. der Durchströmungsquerschnitt des Rohrstücks ist im Wesentlichen konstant. Aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit des zuströmenden Kaltwassers kommt es zu einer Durchmischung des Kaltwassers mit dem Warmwasser in einem recht großen Teilvolumen des Warmwasserspeichers.It is known that cold water is supplied via a downpipe. The downpipe extends from the outside into the volume of the hot water tank and then runs to a lower area of the hot water tank. The cold water is thus transferred directly into the area of the hot water tank, in which the cold water stored in the hot water tank settles over time. The piece of pipe used is usually cylindrical, i.e. the flow cross-section of the piece of pipe is essentially constant. Due to the high flow speed of the incoming cold water, the cold water is mixed with the hot water in a fairly large part of the volume of the hot water tank.
Es ist auch bekannt, die Wandung des Fallrohrs perforiert auszuführen, um so die Strömungsgeschwindigkeit des Kaltwassers herabzusetzen. Das perforierte Rohr minimiert zwar mit Hilfe seiner Bohrungen die Strömungsgeschwindigkeit, allerdings wird hierzu eine definierte Rohrlänge benötigt über die umfänglich die Bohrungen verteilt sind. Über die Länge des perforierten Bereiches strömt das Kaltwasser in das geheizte Warmwasser und mischt dieses dabei aber über die Höhe des perforierten Rohres durch, so dass eine erhöhte Durchmischung des Warmwassers die Folge ist.It is also known to perforate the wall of the downpipe in order to reduce the flow rate of the cold water. The perforated pipe does indeed minimize the flow rate with the help of its holes, but this requires a defined length of pipe over which the holes are distributed. The cold water flows into the heated hot water over the length of the perforated area and mixes it over the height of the perforated pipe, resulting in increased mixing of the hot water.
Die genannten Lösungen führen jeweils zu einer gewissen Durchmischung des Wassers, einerseits aufgrund der vorliegenden hohen Strömungsgeschwindigkeit, andererseits aufgrund der Ausströmung über die Bohrungen der Perforation entlang der Erstreckung des Fallrohrs.The solutions mentioned above each lead to a certain mixing of the water, on the one hand due to the high flow velocity present, and on the other hand due to the outflow via the holes of the perforation along the extension of the downpipe.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Warmwasserspeicher vorzuschlagen, der die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet. Insbesondere soll mit dem Warmwasserspeicher eine geringere Durchmischung des in dem Warmwasserspeicher gespeicherten Wassers erreicht werden.Based on this, the object of the invention is to propose a hot water storage tank that at least partially overcomes the problems of the prior art described. In particular, the hot water storage tank is intended to achieve a lower level of mixing of the water stored in the hot water storage tank.
Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.These objects are achieved by the features of
Hierzu trägt ein Warmwasserspeicher bei, zumindest aufweisend einen Behälter mit einem von einer Behälterwandung umschlossenen Volumen zur Speicherung von Warmwasser sowie eine Zuführleitung für Kaltwasser. Die Zuführleitung erstreckt sich von außerhalb des Behälters über die Behälterwandung in das Volumen hinein bis hin zu einem Auslass der Zuführleitung. Die Zuführleitung weist stromaufwärts des Auslasses (z. B. im Bereich der Behälterwandung oder stromabwärts davon) eine kleinere erste Durchströmungsquerschnittsfläche Q1 und zwischen der ersten Durchströmungsquerschnittsfläche Q1 und dem Auslass eine größere zweite Durchströmungsquerschnittsfläche Q2 auf.A hot water storage tank contributes to this, at least having a container with a volume enclosed by a container wall for storing hot water and a supply line for cold water. The supply line extends from outside the container over the container wall into the volume up to an outlet of the supply line. The supply line has a smaller first flow cross-sectional area Q1 upstream of the outlet (e.g. in the area of the container wall or downstream thereof) and a larger second flow cross-sectional area Q2 between the first flow cross-sectional area Q1 and the outlet.
Bei dem Warmwasserspeicher handelt es sich insbesondere um einen Warmwasserspeicher zur Warmwasserversorgung, beispielsweise eines Gebäudes. Der Warmwasserspeicher kann als Pufferspeicher und/ oder Schichtspeicher ausgebildet sein. Er kann einen Wärmetauscher zur Übertragung eines Wärmestromes umfassen, beispielsweise zum Wärmeaustausch mit einem Heizkreis einer Heizungsanlage. Der Wärmetauscher kann beispielsweise als Rohrschlange ausgeführt sein, die (im montierten bzw. aufgebauten Zustand) in der Regel in einem (geodätisch) unteren Bereich des Warmwasserspeichers angeordnet sein kann.The hot water tank is in particular a hot water tank for supplying hot water, for example to a building. The hot water tank can be designed as a buffer tank and/or a layered tank. It can comprise a heat exchanger for transferring a heat flow, for example for heat exchange with a heating circuit of a heating system. The heat exchanger can be designed, for example, as a pipe coil, which (when assembled or set up) is usually can be arranged in a (geodetically) lower area of the hot water tank.
Der Warmwasserspeicher kann zur Aufnahme von erwärmtem oder zu erwärmendem Trink- oder Brauchwasser oder auch zur Aufnahme eines Wärmeträgers des Heizkreises eingerichtet sein. Das Volumen des Warmwasserspeichers bzw. Behälters kann vollständig mit Wasser oder aber zusätzlich zumindest teilweise mit Luft (als internes Ausdehnungsvolumen). befüllt sein.The hot water tank can be designed to hold heated drinking water or domestic water or water to be heated, or to hold a heat transfer medium for the heating circuit. The volume of the hot water tank or container can be completely filled with water or at least partially filled with air (as an internal expansion volume).
Um entnommenes Warmwasser nachzufüllen, weisen Warmwasserspeicher in der Regel eine Kaltwasserzuführung (Zuführleitung), also eine Zuführung von Frischwasser, auf, häufig verbunden mit einer Hauswasseranlage oder einem Wassernetz. Die Kaltwasserzuführung bzw. deren Auslass ist in der Regel in dem unteren Bereich des Warmwasserspeichers angeordnet, um die Ausbildung einer Temperaturschichtung im Wasservolumen zu unterstützen. Die Zuführleitung erstreckt sich von außerhalb des Behälters über die Behälterwandung in das Volumen hinein bis hin zu einem Auslass der Zuführleitung, wobei die Strömungsrichtung des Kaltwassers durch die Zuführleitung hin zum Auslass verläuft. Entsprechend ist in Strömungsrichtung des Kaltwassers die erste Durchströmungsquerschnittsfläche Q1 stromaufwärts der zweiten Durchströmungsquerschnittsfläche und stromaufwärts des Auslasses angeordnet.In order to refill the hot water that has been drawn off, hot water tanks usually have a cold water supply (supply line), i.e. a supply of fresh water, often connected to a domestic water system or a water network. The cold water supply or its outlet is usually arranged in the lower area of the hot water tank to support the formation of a temperature stratification in the water volume. The supply line extends from outside the tank over the tank wall into the volume to an outlet of the supply line, with the flow direction of the cold water running through the supply line to the outlet. Accordingly, in the flow direction of the cold water, the first flow cross-sectional area Q1 is arranged upstream of the second flow cross-sectional area and upstream of the outlet.
Vorliegend wird vorgeschlagen, die Zuführleitung zumindest teilweise nach Art eines Diffusors auszuführen, bei dem aufgrund einer Vergrößerung der Durchströmungsquerschnittsfläche die Strömungsgeschwindigkeit des dem Volumen zugeführten Kaltwassers so weit heruntergesetzt wird, dass eine Durchmischung des zugeführten Kaltwassers mit dem beheizten Warmwasser innerhalb des Volumens möglichst gering ist. Damit kann eine höhere Schichtgüte der Temperaturschichtung und somit ein größeres nutzbares Warmwasservolumen zur Verfügung gestellt werden.In the present case, it is proposed that the supply line be designed at least partially in the manner of a diffuser, in which the flow speed of the cold water supplied to the volume is reduced to such an extent by increasing the flow cross-sectional area that mixing of the supplied cold water with the heated hot water within the volume is as low as possible. This makes it possible to provide a higher quality of temperature stratification and thus a larger usable hot water volume.
Insbesondere kann das Kaltwasser ausschließlich über den einen Auslass aus der Zuführleitung ausströmen, eine Perforation der Zuführleitung ist also insbesondere nicht vorgesehen.In particular, the cold water can only flow out of the supply line via one outlet, so a perforation of the supply line is not provided for.
Insbesondere beträgt ein Verhältnis Q2/Q1 mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei, besonders bevorzugt mindestens vier. Insbesondere beträgt das Verhältnis Q2/Q1 höchstens 20, bevorzugt höchstens 10.In particular, a ratio Q2/Q1 is at least two, preferably at least three, particularly preferably at least four. In particular, the ratio Q2/Q1 is at most 20, preferably at most 10.
Insbesondere verändert sich eine dritte Durchströmungsquerschnittsfläche in einem Abschnitt der Zuführleitung, der zwischen der ersten Durchströmungsquerschnittsfläche und der zweiten Durchströmungsquerschnittsfläche angeordnet ist, kontinuierlich.In particular, a third flow cross-sectional area changes continuously in a section of the supply line which is arranged between the first flow cross-sectional area and the second flow cross-sectional area.
Insbesondere vergrößert sich die dritte Durchströmungsquerschnittsfläche in dem Abschnitt kontinuierlich. Insbesondere ist die Zuführleitung derart ausgeführt, dass sich in dem Abschnitt die Durchströmungsquerschnittsfläche ausschließlich vergrößert.In particular, the third flow cross-sectional area increases continuously in the section. In particular, the supply line is designed such that the flow cross-sectional area increases exclusively in the section.
Insbesondere erstreckt sich der Abschnitt ausschließlich geradlinig, also gerade nicht gebogen oder gekrümmt. Insbesondere erstreckt sich die Zuführleitung von außen durch die Behälterwandung nach innen und erstreckt sich dann mit dem Abschnitt geradlinig nach unten hin zum dem (geodätisch) unteren Bereich des Volumens. Insbesondere verläuft die Zuführleitung im Bereich des Abschnitts, in dem sich die Durchströmungsquerschnittsfläche (kontinuierlich) ändert, ausschließlich parallel zu der Richtung der Schwerkraft (wenn der Warmwasserspeicher bestimmungsgemäß verbaut ist).In particular, the section extends exclusively in a straight line, i.e. straight, not bent or curved. In particular, the supply line extends from the outside through the tank wall to the inside and then extends with the section in a straight line downwards to the (geodetically) lower area of the volume. In particular, in the area of the section in which the flow cross-sectional area changes (continuously), the supply line runs exclusively parallel to the direction of gravity (if the hot water tank is installed as intended).
Insbesondere erweitert sich die Zuführleitung in dem Abschnitt konisch, der Abschnitt ist also nach Art eines Kegels ausgeführt. Insbesondere beträgt der Öffnungswinkel jeder Wandung des Kegels zwischen 5 und 12 Winkelgrad, bevorzugt zwischen 7 und 10 Winkelgrad, gegenüber einer parallelen Anordnung der Wandungen.In particular, the supply line widens conically in the section, so the section is designed in the manner of a cone. In particular, the opening angle of each wall of the cone is between 5 and 12 degrees, preferably between 7 and 10 degrees, compared to a parallel arrangement of the walls.
Insbesondere soll eine laminare/ stationäre Strömung des zugeführten Kaltwassers beibehalten werden. Die laminare/ stationäre Strömung wird durch den als Diffusor wirkenden Abschnitt beibehalten und die Strömungsgeschwindigkeit somit entsprechend der Massenerhaltung am Auslass bzw. an der zweiten Durchströmungsquerschnittsfläche verringert (Kontinuitätsgleichung bei stationären Strömungen für inkrompessible Fluide). Über den Öffnungswinkel und die gewünschte Strömungsgeschwindigkeit am Auslass bzw. an der zweiten Durchströmungsquerschnittsfläche kann die Länge des sich aufweitenden Abschnitts bestimmt werden.In particular, a laminar/stationary flow of the supplied cold water should be maintained. The laminar/stationary flow is maintained by the section acting as a diffuser and the flow velocity is thus reduced in accordance with the conservation of mass at the outlet or at the second flow cross-sectional area (continuity equation for stationary flows for incompressible fluids). The length of the expanding section can be determined via the opening angle and the desired flow velocity at the outlet or at the second flow cross-sectional area.
Insbesondere ist die erste Durchströmungsquerschnittsfläche die kleinste Durchströmungsquerschnittsfläche der Zuführleitung (zumindest des Teils der Zuführleitung, der innerhalb des Volumens angeordnet ist). Insbesondere ist die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche die größte Durchströmungsquerschnittsfläche der Zuführleitung (zumindest des Teils der Zuführleitung, der innerhalb des Volumens angeordnet ist). Insbesondere weist der Auslass die größte Durchströmungsquerschnittsfläche auf.In particular, the first flow cross-sectional area is the smallest flow cross-sectional area of the supply line (at least of the part of the supply line that is arranged within the volume). In particular, the second flow cross-sectional area is the largest flow cross-sectional area of the supply line (at least of the part of the supply line that is arranged within the volume). In particular, the outlet has the largest flow cross-sectional area.
Insbesondere erstreckt sich das Volumen ausgehend von einem unteren Bereich bis hin zu einem oberen Bereich des Behälters, wobei der Auslass in dem unteren Bereich und ein in dem Volumen angeordneter Einlass einer Entnahmeleitung für das Warmwasser oberhalb des Auslasses in dem oberen Bereich angeordnet ist.In particular, the volume extends from a lower area to an upper region of the container, wherein the outlet is arranged in the lower region and an inlet of a withdrawal line for the hot water arranged in the volume is arranged above the outlet in the upper region.
Insbesondere ist eine Wärmetauscherleitung zumindest in dem unteren Bereich und innerhalb des Volumens angeordnet, wobei sich die Wärmetauscherleitung zumindest in dem unteren Bereich spiralförmig um die Zuführleitung herum erstreckt.In particular, a heat exchanger line is arranged at least in the lower region and within the volume, wherein the heat exchanger line extends spirally around the supply line at least in the lower region.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.As a precaution, it should be noted that the numerals used here ("first", "second", ...) primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, sizes or processes, and in particular do not necessarily specify a dependency and/or sequence of these objects, sizes or processes. If a dependency and/or sequence is required, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described design. If a component can occur multiple times ("at least one"), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.
Hier wird ein Warmwasserspeicher mit einer besonders ausgeführten Zuführleitung für Kaltwasser vorgeschlagen. Die Zuführleitung ist zumindest in einem Abschnitt nach Art eines Diffusors ausgeführt (z. B. als trichterförmiges Rohr), so dass die Strömungsgeschwindigkeit des Kaltwassers noch in der Zuführleitung, also in dem Abschnitt, so weit heruntergesetzt wird, dass die Durchmischung mit dem bereits aufgewärmten Warmwasser minimal ist. Damit kann eine hohe Schichtgüte innerhalb des Warmwasserspeichers erreicht werden, so dass mehr nutzbares Volumen an Warmwasser zur Verfügung steht.A hot water tank with a specially designed supply line for cold water is proposed here. The supply line is designed in the manner of a diffuser (e.g. as a funnel-shaped pipe) in at least one section, so that the flow speed of the cold water in the supply line, i.e. in that section, is reduced to such an extent that mixing with the already heated hot water is minimal. This makes it possible to achieve a high layer quality within the hot water tank, so that more usable volume of hot water is available.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
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1 : einen Warmwasserspeicher in einer perspektivischen Ansicht; -
2 : den Warmwasserspeicher nach1 in einer Seitenansicht im Schnitt; -
3 :den Warmwasserspeicher nach 1 und2 in einer weiteren Seitenansicht; -
4 : den unteren Bereich des Warmwasserspeichers nach1 in einer Seitenansicht im Schnitt;bis 3 -
5 :den Warmwasserspeicher nach 1 in einem ersten Zustand, in einer Seitenansicht im Schnitt;bis 4 - Fig: 6: einen bekannten Warmwasserspeicher in einem ersten Zustand, in einer Seitenansicht im Schnitt;
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7 :den Warmwasserspeicher nach 5 in einem zweiten Zustand, in einer Seitenansicht im Schnitt; und -
8 :den Warmwasserspeicher nach 6 in einem zweiten Zustand, in einer Seitenansicht im Schnitt.
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1 : a hot water tank in a perspective view; -
2 : the hot water tank after1 in a side view in section; -
3 : the hot water tank after1 and2 in another side view; -
4 : the lower part of thehot water tank 1 to 3 in a side view in section; -
5 : the hot water tank after1 to 4 in a first state, in a side view in section; - Fig: 6: a known hot water tank in a first state, in a side view in section;
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7 : the hot water tank after5 in a second state, in a side view in section; and -
8 : the hot water tank after6 in a second state, in a side view in section.
Der Warmwasserspeicher 1 weist einen Behälter 2 mit einem von einer Behälterwandung 3 umschlossenes Volumen 4 zur Speicherung von Warmwasser 5 sowie eine Zuführleitung 6 für Kaltwasser 7 auf. Die Zuführleitung 6 erstreckt sich von außerhalb des Behälters 2 über die Behälterwandung 3 in das Volumen 4 hinein bis hin zu einem Auslass 8 der Zuführleitung 6. Die Zuführleitung 6 weist stromaufwärts des Auslasses 8, auch im Bereich der Behälterwandung 3 (und stromabwärts davon) eine kleinere erste Durchströmungsquerschnittsfläche Q1 9 und zwischen der ersten Durchströmungsquerschnittsfläche Q1 9 und dem Auslass 8 eine größere zweite Durchströmungsquerschnittsfläche Q2 10 auf.The
Das Volumen 4 des Behälters 2 erstreckt sich ausgehend von einem unteren Bereich 13 bis hin zum einem oberen Bereich 14 des Behälters 2, wobei der Auslass 8 in dem unteren Bereich 13 und ein in dem Volumen 4 angeordneter Einlass 15 einer Entnahmeleitung 16 zur Entnahme von Warmwasser 5 aus dem Behälter 2 oberhalb des Auslasses 8 in dem oberen Bereich 14 angeordnet ist.The
Der Warmwasserspeicher 1 weist einen Wärmetauscher in Form einer Wärmetauscherleitung 17 zum Wärmeaustausch mit einem Heizkreis einer Heizungsanlage (nicht dargestellt) auf. Der Wärmetauscher ist als Rohrschlange (Wärmetauscherleitung 17) ausgeführt, die (im montierten bzw. aufgebauten Zustand) in einem (geodätisch) unteren Bereich 13 des Warmwasserspeichers 1 angeordnet ist. Die Wärmetauscherleitung 17 erstreckt sich zumindest in dem unteren Bereich 13 spiralförmig um die Zuführleitung 6 herum.The
Die Zuführleitung 6 erstreckt sich von außerhalb des Behälters 2 über die Behälterwandung 3 in das Volumen 4 hinein bis hin zu einem Auslass 8 der Zuführleitung 6, wobei die Strömungsrichtung des Kaltwassers 7 durch die Zuführleitung 6 hin zum Auslass 8 verläuft. Entsprechend ist in Strömungsrichtung des Kaltwassers 7 die erste Durchströmungsquerschnittsfläche Q1 9 stromaufwärts der zweiten Durchströmungsquerschnittsfläche Q2 10 und stromaufwärts des Auslasses 8 angeordnet.The
Die Zuführleitung 6 ist zumindest teilweise nach Art eines Diffusors ausgeführt, bei dem aufgrund einer (zunehmenden) Vergrößerung der dritten Durchströmungsquerschnittsfläche 11 die Strömungsgeschwindigkeit des dem Volumen 4 zugeführten Kaltwassers 7 so weit heruntergesetzt wird, dass eine Durchmischung des zugeführten Kaltwassers 7 mit dem beheizten Warmwasser 5 innerhalb des Volumens 4 möglichst gering ist (siehe
Eine dritte Durchströmungsquerschnittsfläche 11 der Zuführleitung verändert sich in einem Abschnitt 12 der Zuführleitung 6, der zwischen der ersten Durchströmungsquerschnittsfläche 9 und der zweiten Durchströmungsquerschnittsfläche 10 angeordnet ist, kontinuierlich.A third flow
Dabei vergrößert sich die dritte Durchströmungsquerschnittsfläche 11 in dem Abschnitt 12 kontinuierlich und ist dabei konisch ausgeführt. Die Zuführleitung 6 ist derart ausgeführt, dass sich in dem Abschnitt 12 die dritte Durchströmungsquerschnittsfläche 11 bis hin zur zweiten Durchströmungsquerschnittsfläche 10 ausschließlich vergrößert. Der Öffnungswinkel 18 jeder Wandung des Kegels beträgt zwischen 5 und 12 Winkelgrad gegenüber einer parallelen Anordnung der Wandungen.The third flow
Der Abschnitt 12 erstreckt sich ausschließlich geradlinig, also gerade nicht gebogen oder gekrümmt. Die Zuführleitung 6 erstreckt sich von außen durch die Behälterwandung 3 nach innen in den Behälter 2 und erstreckt sich dann mit dem Abschnitt 12 geradlinig nach unten hin zum dem (geodätisch) unteren Bereich 13 des Volumens 4. Dabei verläuft die Zuführleitung 6 im Bereich des Abschnitts 12, in dem sich die Durchströmungsquerschnittsfläche 11 kontinuierlich ändert, ausschließlich parallel zu der Richtung der Schwerkraft (wenn der Warmwasserspeicher 1 bestimmungsgemäß verbaut ist).The
Die erste Durchströmungsquerschnittsfläche 9 ist damit die kleinste Durchströmungsquerschnittsfläche 11 der Zuführleitung 6. Die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche 10 ist die größte Durchströmungsquerschnittsfläche 11 der Zuführleitung 6. Der Auslass 8 weist die größte Durchströmungsquerschnittsfläche 10, 11 auf.The first flow
Die Zuführleitung 6 des Warmwasserspeichers 1 nach
Bezugszeichenlistelist of reference symbols
- 11
- Warmwasserspeicherhot water tank
- 22
- Behältercontainer
- 33
- Behälterwandungcontainer wall
- 44
- Volumenvolume
- 55
- Warmwasserhot water
- 66
- Zuführleitungsupply line
- 77
- Kaltwassercold water
- 88
- Auslassoutlet
- 99
- erste Durchströmungsquerschnittsfläche Q1first flow cross-sectional area Q1
- 1010
- zweite Durchströmungsquerschnittsfläche Q2second flow cross-sectional area Q2
- 1111
- dritte Durchströmungsquerschnittsflächethird flow cross-sectional area
- 1212
- AbschnittSection
- 1313
- unterer Bereichlower area
- 1414
- oberer Bereichupper area
- 1515
- Einlassinlet
- 1616
- Entnahmeleitungextraction line
- 1717
- Wärmetauscherleitungheat exchanger line
- 1818
- Öffnungswinkelopening angle
Claims (9)
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EP24191454.8A EP4502491A1 (en) | 2023-08-01 | 2024-07-29 | Hot water storage device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102023120333.9A DE102023120333A1 (en) | 2023-08-01 | 2023-08-01 | hot water tank |
Publications (1)
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DE102023120333A1 true DE102023120333A1 (en) | 2025-02-06 |
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Family Applications (1)
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-
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