DE102004035026A1

DE102004035026A1 - Behälter mit einer Flüssigkeit zur Temperaturschichtung

Info

Publication number: DE102004035026A1
Application number: DE102004035026A
Authority: DE
Inventors: Winfried Hesse
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2006-02-16

Abstract

Für die häusliche Versorgung mit Warmwasser werden als Speicher "Boiler" benutzt, die warmes Wasser vorhalten. Bei einer Entnahme von warmem Wasser im oberen Bereich wird unten im Speicher kaltes Leitungswasser zugeführt. Damit es zu keiner unerwünschten Vermischung des Inhalts kommt, werden vielfach "Prallplatten" eingebaut. Diese sind aber nicht effizient, weil sie das zugeführte Kaltwasser nach unten reflektieren und dieses dann breitgefächert vom Behälterboden wieder nach oben umgelenkt wird. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird das Wasser auf eine horizontale Kreisbahn gelenkt und dann dem Behälter durch eine Vielzahl von Löchern in einer Kreisscheibe zugeführt. Dadurch wird die Einströmung auf eine große Fläche verteilt und durch eine Verwirbelung im Bereich der Löcher unten am Boden gehalten. Das zugeführte Kaltwasser quillt wie bei einer Quelle langsam nach oben. So wird erreicht, dass sich der Behälterinhalt bei einer Entnahme wesentlich weniger vermischt und dadurch erheblich mehr warmes Wasser entnommen werden kann. Auch bei einem Pufferspeicher für warmes Heizwasser kann durch dieses Verfahren die Vermischung ganz wesentlich vermindert werden. Auf diese Weise werden Energie und Kosten eingespart.

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter für eine Flüssigkeit nach dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.
Ein derartiger Behälter dient vorzugsweise als Brauchwasserspeicher für Warmwasser. Dabei wird das warme Wasser oben aus dem Behälter über den Ablauf entnommen und über den unten angeordneten Zulauf fließt kaltes Frischwasser nach, das durch einen Wärmetauscher erwärmt wird. Dabei entsteht bei Entnahme von warmem Wasser eine Schichtung von Wasser mit unterschiedlichen Temperaturen im Behälter. Erwünscht ist, dass der Zulauf von kaltem Wasser wirbelfrei erfolgt, damit möglichst viel von dem im Behälter enthaltenen warmen Wasser entnommen werden kann, ohne dass dieses durch das nachströmende kalte Wasser im Behälter infolge Verwirbelung abgekühlt wird. Dafür werden in kleineren Speichern zur Bereitstellung von Warmwasser, deren Inhalt wegen der Gefahr von Legionellen selten 400 Liter überschreitet, häufig sog. Prallplatten eingesetzt. Diese erzielen aber nicht den gewünschten Effekt einer Beruhigung des Einlaufs, sondern tragen gerade zur Verwirbelung noch besonders bei. Das einströmende Kaltwasser wird hierbei zwar nach unten umgelenkt, doch nach kurzer Wegstrecke trifft es kreisförmig auf den Behälterboden und wird hier nach oben reflektiert.

Eine Anordnung zu einer besseren Temperaturschichtung ist aus dem deutschen Patent DE 195 16 837 bekannt. Darin ist beschrieben, einen trichterförmigen Körper vorzusehen, um das einem Speicher zugeführte Wasser seiner Temperatur entsprechend einzuordnen. Diese trichterförmigen Körper sind besonders vorteilhaft zur thermischen Schichtung in drucklosen großen Speichern.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Behälter der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Vermischung des kalten mit dem warmen Wasser ganz wesentlich verringert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Zulauf die Flüssigkeit mit einer im wesentlichen parallel zur Wand des Behälters verlaufenden Strömung einleitet und dass wenigstens auf einer Seite des Zulaufs eine den Querschnitt des Behälters zumindest weitgehend ausfüllende Platte angeordnet ist, die eine Anzahl Öffnungen aufweist, deren Gesamtquerschnitt ein Vielfaches des Querschnitts des Zulaufs beträgt.

Die Öffnungen in der Platte erweitern den Strömungsquerschnitt der Zuführung und verringert dadurch die Strömungsgeschwindigkeit in den oberen Bereich. Außerdem entsteht an dem Rand der Löcher ein Quelleffekt, der zu einer Verwirbelung der zugeführten Flüssigkeit unmittelbar über der Lochscheibe führt. Sind beispielsweise 32 Löcher in der Scheibe mit einem jeweiligen Durchmesser der Zuführung vorgesehen, so vergrößert sich der Strömungsquerschnitt auf etwa das 30-fache und die Einströmung durch die Löcher der Scheibe verringert sich auf etwa 1/30-tel der Strömung in der Zuführung. Entsprechendes gilt bei einer Zuführung von warmen Wasser oben im Behälter.

Bei Verwendung des Behälters als Heizwasserspeicher erfolgt die Rückführung des teilweise entwärmten Heizungswassers häufig in der Mitte des Speichers. Hier kann die Zuführung ebenfalls horizontal in Richtung der Behälterwand erfolgen und über der Zuführung, wie auch unterhalb dieser, durch jeweils eine Platte mit Öffnungen abgeschottet werden. Wärmeres Wasser steigt durch die Lochscheibe nach oben, kälteres Wasser nach unten. Auch in diesem Fall wird die Vermischung im Behälter ganz wesentlich reduziert.

Durch die zusätzliche Platte kann die sonst nachteilige Vermischung des Speicherinhalts erheblich reduziert werden und das zuvor mit teurer Energie erwärmte Wasser wesentlich effizienter genutzt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert:
1 Zuführung von kaltem Wasser in einem Warmwasserboiler
2 Zuführung von entwärmten Heizwasser in einen Pufferspeicher
3 eine Aufsicht auf die Lochscheibe
4 eine Aufsicht auf die Zuführung der Flüssigkeit
In der 1 ist ein in der Regel bis zu 6 bar Wasserdruck zugelassener Behälter 1 zur Bereitstellung von Warmwasser dargestellt. Über den Zulauf 2 wird das kalte Wasser zugeführt und über den Ablauf 3 wird das benötigte Warmwasser entnommen. Eine mit Öffnungen versehene Platte 4 beruhigt bei einer Entnahme über den Ablauf 3 die Strömung des über den Zulauf 2 zufließenden Kaltwassers. Dieses wird beispielsweise über den Solarwärmetauscher 6 erwärmt. Ferner ist ein Wärmetauscher 5 zur Erwärmung seitens der Heizung dargestellt.
Die 2 zeigt einen Pufferspeicher für Heizwasser, der in der Regel für 2 bar Überdruck ausgelegt ist. Über den Solarwärmetauscher 6 kann solare Wärme zugeführt werden. Die Entnahme von warmen Heizwasser erfolgt über den Ablauf 8 und die Rückführung des abgekühlten Heizwassers über den Zulauf 9 in den oben und unten mit einer Platte mit Öffnungen abgeschlossenen Zwischenraum 7. Dieser Zwischenraum 7 geht in diesem Fall nicht über den gesamten Querschnitt des Pufferspeichers, damit solare Wärme ungehindert an der Behälterwand nach oben strömen kann. Ist kein solarer Wärmetauscher vorhanden, kann der Bereich 7 bis zur Behälterwand reichen. Über 10 erfolgt die Entnahme des Wassers, um vom Heizkessel erwärmt zu werden. Die Rückführung erfolgt über den Anschluss 11 oberhalb der Lochscheibe 4. Diese dient hier im oberen Teil des Puffers zur Beruhigung der Strömung bei einer Wärmezufuhr.
3 zeigt eine Platte mit Öffnungen. Die Öffnungen in der Platte sollten nicht bis zum Rand reichen und sich nach innen häufen. Die Platte selbst kann aus verschiedenem Material hergestellt sein. Insbesondere bei einer dickeren Platte aus beispielsweise Kunststoff müssen die Öffnungen nicht zylinderförmig sein, sondern können so geformt sein, dass sich oberhalb der Platte eine möglichst geringe vertikale Strömung ausbildet. Die Darstellung ist nur eine mögliche Ausführungsform.
4 zeigt eine Wasserzuführung 2 in der Aufsicht. Das Wasser 12 wird durch die abgewinkelte Form des Zuführungsrohres 2 in eine kreisförmige horizontale Bahn geleitet. Es quillt dann durch die vielen Öffnungen der Platte und verringert dadurch seine Einströmgeschwindigkeit in vertikaler Richtung.

Claims

Behälter für eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, mit wenigstens einem Zulauf für Flüssigkeit mit einer Temperatur in einem ersten Wertebereich und mit wenigstens einem Ablauf für Flüssigkeit in einem zweiten Wertebereich, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf die Flüssigkeit mit einer im wesentlichen parallel zur Wand des Behälters verlaufenden Strömung einleitet und dass wenigstens auf einer Seite des Zulaufs eine den Querschnitt des Behälters zumindest weitgehend ausfüllende Platte angeordnet ist, die eine Anzahl Öffnungen aufweist, deren Gesamtquerschnitt ein Vielfaches des Querschnitts des Zulaufs beträgt.