VORRICHTUNG ZUM ERWÄRMEN VON BRAUCHWASSER

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Vorrichtung ist aus den Dokumenten DE 33 05 041 C2 und GB 2 037 958 A bekannt.

[0002] Um Brauchwasser in einem Brauchwasserspeicher zu erwärmen, ist es bekannt, in den Brauchwasserspeicher einen Wärmetauscher aus einer Rohrschlange für ein Heizmedium, üblicherweise Warmwasser, einzusetzen, die in mehreren Windungen schraubenlinienförmig verlegt ist. Werden diese Rohrwindungen entlang der Innenseite des Brauchwasserspeichers mit vertikaler Schraubungsachse verlegt, so ergibt sich bei einer entsprechend großen Wärmeaustauschfläche wegen der dann größeren Höhe des Wärmetauschers ein gegenüber dem gesamten Speichervolumen erheblich geringeres Nutzvolumen des Brauchwasserspeichers oberhalb des Wärmetauschers. Bei einer Rohrschlangenverlegung mit horizontaler Schraubungsachse ergeben sich für größere Schraubungsdurchmesser gleiche Nachteile. Außerdem besteht die Gefahr, daß sich in den oberen Windungsabschnitten Luft ansammelt und sich in den unteren Windungsabschnitten Ablagerungen ergeben, was den Wärmeübergang vom Heizmedium auf das Brauchwasser beeinträchtigt.

[0003] Darüber hinaus ist es bei einem Wärmetauscher bekannt (FR-B 2 301 795), die Strömungskanäle zwischen zwei profilierten Blechwänden zu bilden, die in einem Ringbereich in spiralförmigen Windungen gebogen sind. Die zwischen den Blechwänden gebildeten, strömungstechnisch parallelgeschalteten Strömungskanäle liegen daher übereinander, was im Zusammenhang mit den sich zwischen den einzelnen Windungen der Blechwände ergebenden, vertikalen Strömungswegen für die zu erwärmende Flüssigkeit eine vertikale Strömung dieser Flüssigkeit unterstützt und damit im Falle einer Brauchwassererwärmung die angestrebte Schichtung des Brauchwassers zerstört. Außerdem ist es aufgrund der sich aus den mehrlagig übereinanderliegenden Strömungskanälen bestimmenden Höhe des Wärmetauschers nicht möglich, das Speichervolumen des Brauchwasserspeichers als Nutzvolumen auszunützen. Dazu kommt noch, daß im Bereich der oberen Strömungskanäle für das Heizmedium das Brauchwasser bereits eine höhere Temperatur aufweist, so daß in diesem Bereich der Wärmeübergang vom Heizmedium zum Brauchwasser beeinträchtigt ist.

[0004] Schließlich ist es bekannt (US-A 2 285 998), einen Durchlauferhitzer mit einem Brauchwasserspeicher zu vereinigen, indem der Durchlauferhitzer in Form einer einlagigen, auf dem Boden des Brauchwasserspeichers angeordneten, doppelwandigen Rohrschlange verlegt wird. Das durch den Doppelmantel in den Brauchwasserspeicher strömende Brauchwasser wird von dem im Inneren der Rohrschlange geführten Heizmedium erwärmt und tritt mit der geforderten Brauchwassertemperatur in den Brauchwasserspeicher ein, so daß sich in einem solchen Brauchwasserspeicher grundsätzlich keine Temperaturschichtung ergibt, wie sie bei einer Brauchwassererwärmung auftritt, bei der die Rohrschlange für das Heizmedium mit dem Brauchwasser im Brauchwasserspeicher unmittelbar im Wärmeaustausch steht.

[0005] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und eine Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß im wesentlichen das gesamte Speichervolumen des Brauchwasserspeichers als Nutzvolumen zur Verfügung steht und ein guter Wärmeübergang vom Heizmedium auf das Brauchwasser sichergestellt wird.

[0006] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch kennzeichnenden die Merkmale des Anspruches 1.

[0007] Durch die Anordnung der Windungen der Rohrschlange des Wärmetauschers in einer einzigen Lage, die sich im wesentlichen über die gesamte Bodenfläche des Brauchwasserspeichers erstreckt, kann die Bauhöhe des Wärmetauschers im wesentlichen auf die Querschnittsabmessungen des die Rohrschlange bildenden Rohres beschränkt werden, das bezüglich seines Querschnittes von zwei gegenüberliegenden Seiten eingeschnürt hochkant verlegt wird, so daß bei einer Anordnung des Wärmetauschers unmittelbar oberhalb des Bodens des Brauchwasserspeichers das Nutzvolumen im wesentlichen dem Speichervolumen des Brauchwasserspeichers entspricht. Abgesehen davon wird eine besonders gute Wärmeausnützung des Heizmediums ermöglicht, weil der Wärmetauscher zufolge seiner Anordnung in einer sich über den Boden des Brauchwasserspeichers erstreckenden Fläche stets im Bereich des Kaltwassers liegen kann. Die über die Bodenfläche verteilten Windungen der Rohrschlange ermöglichen außerdem eine über den Querschnitt des Brauchwasserspeichers im Vergleich zu schraubenförmig gewundenen Rohrschlangen gleichmäßigere Brauchwassererwärmung, was sich wiederum in einer optimalen Schichtung des Brauchwassers innerhalb des Brauchwasserspeichers auswirkt.

[0008] Da es darauf ankommt, die Windungen der Rohrschlange in einer sich über den Boden erstreckenden Fläche einlagig anzuordnen, ist es nicht zwingend erforderlich, diese Windungen in Form einer Spirale zu verlegen, obwohl sich durch eine spiralförmige Verlegung besonders einfache Konstruktionsverhältnisse vor allem im Hinblick auf eine über die Bodenfläche gleichmäßige Windungsverteilung einstellen. Die durch die Windungen der Rohrschlange gebildete Fläche braucht keine zum Boden parallele Querschnittsebene zu sein.

[0009] Um den Wärmeübergang zwischen dem Heizmedium und dem Brauchwasser zu verbessern, besteht die Rohrschlange aus einem Rohr, das bezüglich seines Querschnittes von zwei gegenüberliegenden Seiten eingeschnürt ist und hochkant verlegt wird. Diese "libellenartige" Querschnittsform vergrößert die Wärmeaustauschfläche in bezug auf das Volumen des Heizmediums und bedingt aufgrund der hochkantigen Anordnung dieser Rohre eine für den Wärmeübergang vorteilhafte Wasserströmung zwischen den Rohrwindungen.

[0010] Die Verlegung der Rohrschlange in Form einer Spirale kann aufgrund von Wärmedehnungen oder äußeren Einflüssen zu unerwünschten Verschiebungen der einzelnen Windungen gegeneinander führen. Um solche Verlagerungen der Windungen zu vermeiden, können die Windungen der spiralförmigen Rohrschlange in einer Halterung mit sternförmigen Halterungsarmen gehalten werden, die unmittelbar mit dem Brauchwasserspeicher, beispielsweise durch Schweißen, verbunden werden können.

[0011] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1

eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser in einem Querschnitt durch den Brauchwasserspeicher und

Fig. 2

diese Vorrichtung in einem Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.

[0012] Die dargestellte Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser besteht im wesentlichen aus einem aus Übersichtlichkeitsgründen nur im Bodenbereich dargestellten Brauchwasserspeicher 1 und einem in diesem Brauchwasserspeicher angeordneten Wärmetauscher 2, der unmittelbar oberhalb des an eine Entleereungsleitung 3 angeschlossenen Bodens 4 des Brauchwasserspeichers 1 angeordnet ist. Dieser Wärmetauscher 2 wird durch eine Rohrschlange 5 gebildet, die in mehreren Windungen 6 in Form einer einlagigen Spirale verlegt ist, die in einer sich über den Boden 4 erstreckenden Querschnittsebene liegt. Diese Windungen 6 werden von einer Halterung 7 aufgenommen, die aus sternförmigen Halterungsarmen 8 besteht, in denen Schlitze 9 zur Aufnahme der einzelnen Windungen 6 vorgesehen sind. Die zum Einlegen der Windungen 6 einseitig offenen Schlitze 9 werden durch mit den Halterungsarmen 8 verbundene Stege 10 verschlossen, so daß die Windungen 6 in der Halterung 7 radial unverschiebbar festgelegt sind. Zum Einbau des Wärmetauschers 2 in den Brauchwasserspeicher 1 brauchen lediglich die Halterungsarme 8 an der Wand des Brauchwasserspeichers 1 angeschweißt zu werden.

[0013] Die Rohrschlange 5 wurde aus einem zunächst runden Rohr hergestellt, das im Bereich der Windungen 6 von gegenüberliegenden Seiten zusammengedrückt wurde, um eine libellenartige Querschnittsform zu erhalten, wie dies insbesondere in der Fig. 2 zu erkennen ist. Diese Querschnittsform der Rohrschlange 5 bringt nicht nur wegen der hochkantigen Ausrichtung ein einfacheres Biegen der Spirale mit sich, sondern führt auch zu einem erheblich günstigeren Wärmeübergang, weil zunächst die Querschnittsfläche gegenüber dem Querschnittsumfang verkleinert wird und sich zwischen den einzelnen Windungen 6 vorteilhafte Strömungskanäle für das zu erwärmende Wasser ergeben, das über eine Kaltwasserleitung 11 in den Brauchwasserspeicher 1 strömt, die oberhalb eines die Entleerungsleitung 3 abdeckenden Prallbleches 12 mündet. Wie der Fig. 2 entnommen werden kann, liegt der Wärmetauscher 7 im Kaltwasserbereich des Brauchwasserspeichers 1 unmittelbar über dem Boden 4, so daß das sich oberhalb des Wärmetauschers 7 ergebende Nutzvolumen des Brauchwasserspeichers 1 kaum geringer als das gesamte Speichervolumen ist. Abgesehen davon ergibt sich wegen der Erstreckung des Wärmetauschers 2 im wesentlichen über den gesamten Behälterquerschnitt eine vorteilhafte Brauchwassererwärmung, die eine optimale Schichtung des Wassers nach sich zieht.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser, bestehend aus einem das Brauchwasser in einer Temperaturschichtung aufnehmenden Brauchwasserspeicher (1) und einem im Brauchwasserspeicher (1) angeordneten Wärmetauscher (2), der wenigstens eine mit dem Brauchwasser im Brauchwasserspeicher (1) unmittelbar im Wärmeaustausch stehende Rohrschlange (5) mit mehreren Windungen für ein Heizmedium aufweist, die in einer sich über den Boden (4) des Brauchwasserspeichers (1) erstreckenden Fläche liegen, wobei die zur Temperaturschichtung des Brauchwassers zumindest im wesentlichen über die gesamten Bodenfläche verteilten Windungen (6) der Rohrschlange (5) der Höhe nach lediglich eine Windungslage bilden, dadurch gekennzeichnet daß die Rohrschlange (5) aus einem bezüglich seines Querschnittes von zwei gegenüberliegenden Seiten eingeschnürten, hochkant verlegten Rohren gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Bodenfläche verteilten Windungen (6) der Rohrschlange (5) eine Spirale bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (6) der spiralförmigen Rohrschlange (5) in an sich bekannter Weise in einer Halterung (7) mit sternförmigen Halterungsarmen (8) gehalten sind.

Claims

1. A service-water heating device comprising a service-water tank (1) receiving the service water in a temperature stratification, and a heat exchanger (2) which is disposed in the service-water tank (1) and which comprises at least one pipe coil (5) in direct heat exchange with the service water in the tank (1) and having a number of turns for a heating medium, the turns being disposed in an area extending over the base (4) of the tank (1), wherein the turns (6) of the pipe coil (5), which for temperature stratification of the service water are distributed at least substantially over the entire base surface, form only a single layer in the vertical direction, characterised in that the pipe coil (5) is formed from a pipe placed on edge and, in respect of its cross-section, constricted from two opposite sides.

2. A device according to claim 1, characterised in that the turns (6) of the pipe coil (5) distributed over the base surface form a spiral.

3. A device according to claim 1 or 2, characterised in that the turns (6) of the spiral coil (5) are held in known manner in a holder (7) with radiating arms (8).

Revendications

1. Dispositif de chauffage d'eau industrielle, constitué d'un accumulateur d'eau industrielle (1), recevant de l'eau industrielle avec une stratification des températures, et d'un échangeur de chaleur (2) disposé dans l'accumulateur d'eau industrielle (1), présentant au moins un serpentin tubulaire (5) mis directement en échange thermique avec l'eau industrielle présente dans l'accumulateur d'eau industrielle (1), serpentin comprenant plusieurs enroulements pour un milieu de chauffage, les enroulements étant situés dans une surface s'étendant au-dessus du fond (4) de l'accumulateur d'eau industrielle (1), les au moins un enroulements (6) pour la stratification des températures de l'eau industrielle, répartis essentiellement sur la totalité de la surface de fond, du serpentin tubulaire (5), constituant une couche d'enroulement unique en observant dans la hauteur, caractérisé en ce que le serpentin tubulaire (5) est constitué d'un tube posé sur chant, dont la section est étranglée en partant de deux côtés opposés.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les enroulements (6), répartis sur la surface de fond, du serpentin tubulaire (5), constituent une spirale.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les enroulements (6) du serpentin tubulaire (5) en forme de spirale sont fixés, de manière connue en soi, dans un dispositif de fixation (7) muni de bras de fixation (8) en forme d'étoile.

Zeichnung