DE19932748A1

DE19932748A1 - Hot water tank

Info

Publication number: DE19932748A1
Application number: DE19932748A
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Laqua; Walter Lehr; Matthias Kirner; Martin Klopfer; Thomas-Eckart Frieling
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2001-01-25
Also published as: EP1069383A2; EP1069383A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher mit einem Speichergehäuse und einem Brauchwasserbehälter, bei dem das Brauchwasser im Brauchwasserbehälter von der beim Umsetzen eines Brennstoffes erzeugten Wärme aufgeheizt wird und der einen Energie-Wandler zur Erzeugung elektrischer Energie im Speichergehäuse aufweist. Bei einfachem Aufbau wird ein verbesserter Wirkungsgrad dadurch erreicht, dass der Brennstoff einem Energie-Wandler zugeführt und in diesem umgesetzt wird, dass die bei der Energieumwandlung im Energie-Wandler freiwerdenede Wärme direkt dem Brauchwasser im Brauchwasserbehälter zugeführt wird und dass die erzeugte elektrische Energie zum Eigenverbrauch verwendet und/oder externen, elektrischen Verbrauchern und/oder dem öffentlichen Stromnetz zugeführt wird.The invention relates to a hot water tank with a storage housing and a service water tank, in which the service water in the service water tank is heated by the heat generated when converting a fuel and which has an energy converter for generating electrical energy in the storage housing. With a simple structure, an improved efficiency is achieved in that the fuel is fed to and converted in an energy converter, that the heat released in the energy conversion in the energy converter is fed directly to the process water in the process water tank and that the electrical energy generated is for own consumption used and / or external, electrical consumers and / or the public power supply.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher mit einem Speichergehäuse und einem Brauchwasserbehälter, bei dem das Brauchwasser im Brauchwasser behälter von der beim Verbrennen eines Brennstoffgemisches erzeugten Wärme aufgeheizt wird und der einen thermoelektrischen Wandler zur Erzeugung elek trischer Energie im Speichergehäuse aufweist.The invention relates to a hot water tank with a storage housing and a process water tank, in which the process water in the process water container of the heat generated when a fuel mixture is burned is heated and a thermoelectric converter for generating elec has tric energy in the storage housing.

Ein derartiger Warmwasserspeicher ist aus der US 5,495,829 bekannt. Dabei wird das Brennstoffgemisch einem Brenner in einer Brennkammer zugeführt, die über eine Abgasleitung als Wärmetauscher durch den Brauchwasserbehälter ge führt ist. Außerdem wird als thermoelektrischer Wandler ein thermoelektrischer Generator nach dem Seebeck-Prinzip verwendet, der die Temperaturdifferenz zwischen der Brennkammer und dem Brauchwasser zur Erzeugung elektrischer Energie ausnützt. Diese elektrische Energie wird vor allen Dingen zur Speisung der elektrischen Einrichtungen des Warmwasserspeichers verwendet. Such a hot water tank is known from US 5,495,829. there the fuel mixture is fed to a burner in a combustion chamber ge via an exhaust pipe as a heat exchanger through the domestic water tank leads is. In addition, a thermoelectric converter is used as a thermoelectric converter Generator based on the Seebeck principle, which uses the temperature difference between the combustion chamber and the process water for generating electrical Utilizes energy. This electrical energy is primarily used for feeding the electrical equipment of the hot water tank used.

Ein auf ähnlichem Prinzip arbeitender Warmwasserspeicher ist in der WO 97/35153 beschrieben. Dabei ist die Wärmequelle im Brauchwasserbehälter unter gebracht und von den ebenfalls im Brauchwasserbehälter untergebrachten ther moelektrischen oder Seebeck-Einrichtungen umschlossen. Die erzeugte elektri sche Energie wird zur elektrischen Speisung einer Pumpe im Kreislauf des Brauchwassers verwendet.A hot water tank working on a similar principle is in the WO 97/35153. The heat source in the hot water tank is below brought and from the ther also housed in the domestic water tank enclosed electrical or Seebeck facilities. The generated electri cal energy is used to electrically supply a pump in the circuit of the Domestic water used.

Diese bekannten Warmwasserspeicher haben nicht nur einen kleinen Wirkungs grad, sie sind im Aufbau auch kompliziert und teuer.These well-known hot water tanks do not only have a small effect degrees, they are also complicated and expensive to set up.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Warmwasserspeicher der eingangs erwähn ten Art nicht nur im Aufbau zu vereinfachen, sondern auch unter optimaler Ausnützung der durch den Brennstoff zugeführten Energie im Wirkungsgrad zu verbessern.It is an object of the invention to mention a hot water tank at the beginning not only to simplify the structure, but also to optimize it Efficiency of the energy supplied by the fuel improve.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Brennstoff einem Energie-Wandler zugeführt und in diesem umgesetzt wird, dass die bei der Energieumwandlung im Energie-Wandler frei werdende Wärme direkt dem Brauchwasser im Brauchwasserbehälter zugeführt wird und dass die erzeugte elektrische Energie zum Eigenverbrauch verwendet und/oder externen, elek trischen Verbrauchern und/oder dem öffentlichen Stromnetz zugeführt wird.This object is achieved according to the invention in that the fuel an energy converter is supplied and implemented in this that the at Energy conversion in the energy converter releases heat directly to the Process water is supplied in the process water tank and that the generated electrical energy used for own consumption and / or external, elec trical consumers and / or the public power grid is supplied.

Bei dieser Ausgestaltung ist die Wärme- und Stromerzeugung in den Warmwas serspeicher optimal integriert, der damit eine einfache selbständige Einheit bildet. Mit der Betriebszeit des Energie-Wandlers kann auch die erzeugte, elektrische Energie erhöht werden, wobei die anfallende Wärme stets direkt dem zu erwär menden Brauchwasser im Brauchwasserbehälter zugeführt wird. Die erzeugte elektrische Energie kann nicht nur zur Versorgung der elektrischen Einrichtungen des Warmwasserspeichers, sondern auch zur Deckung einer elektrischen Grund last oder dgl. in einem Haushalt dienen.With this configuration, the heat and power generation in the hot water memory optimally integrated, which thus forms a simple, independent unit. With the operating time of the energy converter, the generated electrical can Energy can be increased, the heat generated always being heated directly sending process water is supplied in the process water tank. The generated Electrical energy can not only be used to supply electrical equipment of the hot water tank, but also to cover an electrical reason last or the like. Serve in a household.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Aufbau des Warmwasserspei chers so vorgenommen sein, dass der Energie-Wandler in eine Kammer im Bo denbereich des Brauchwasserbehälters ragt und dass die Kammer mit einem durch den Brauchwasserbehälter vertikal durchgeführten Wärmeübertrager in Verbindung steht, der außerhalb des Deckenbereiches des Brauchwasserbehäl ters in einen Abgasauslass mündet.According to a preferred embodiment, the structure of the hot water tank chers be made so that the energy converter into a chamber in Bo the area of the domestic water tank protrudes and that the chamber with a through the hot water tank vertically performed heat exchanger in Connection is made outside the ceiling area of the domestic water tank ters into an exhaust outlet.

Dabei kann der Wärmeübergang von dem Wärmeübertrager zum Brauchwasser im Brauchwasserbehälter dadurch verbessert werden, dass der Wärmeübertrager als mit Außenrippen versehenes Rohr ausgebildet ist.The heat transfer from the heat exchanger to the process water can in the domestic water tank can be improved in that the heat exchanger is designed as a tube provided with outer fins.

Eine vorteilhafte Konstruktion für den Energie-Wandler ergibt sich dadurch, dass im Falle eines thermisch-elektrischen Energie-Wandlers ein Brenner zur Verbren nung eines Brennstoffgemisches integriert ist.An advantageous construction for the energy converter results from the fact that in the case of a thermal-electrical energy converter, a burner for burning tion of a fuel mixture is integrated.

Als Energie-Wandler für derartig aufgebaute Warmwasserspeicher haben sich Stirlingmotoren mit Generator, Brennstoffzellen, Thermophotovoltaik-Wandler und thermoakustische Energie-Wandler mit gutem Wirkungsgrad bewährt. Have proven themselves as energy converters for hot water storage tanks constructed in this way Stirling engines with generator, fuel cells, thermophotovoltaic converter and thermoacoustic energy converters with good efficiency.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs beispiels eines thermisch-elektrischen Wandlers näher erläutert.The invention is based on an embodiment shown in the drawing example of a thermal-electrical converter explained in more detail.

Innerhalb eines Speichergehäuses 15 teilt ein Brauchwasserbehälter 10 einen Aufnahmeraum 11 für Brauchwasser ab. Das Brauchwasser wird über einen Zu lauf 12 dem Brauchwasserbehälter 10 zugeführt und über einen Ablauf 13 ent nommen. In den Bodenbereich des Brauchwasserbehälters 10, jedoch noch in nerhalb des Speicherbehälters 15, ragt eine Kammer 14, die einen Teil des Energie-Wandlers, insbesondere den bevorzugt Wärme abgebenden Teil, auf nimmt. Der Energie-Wandler 20 integriert im Falle eines thermisch-elektrischen Energie-Wandlers alle Teile zum Vermischen und Verbrennen des Brennstoffes, insbesondere also auch den Brenner, in einer Baueinheit, die in dem Spei chergehäuse 15 unterhalb des Brauchwasserbehälters 10 eingebaut ist.Within a storage housing 15 , a process water tank 10 divides a receiving space 11 for process water. The process water is supplied to the process water tank 10 via a run 12 and removed via an outlet 13 . In the bottom area of the process water tank 10 , but still inside the storage tank 15 , a chamber 14 protrudes, which takes up part of the energy converter, in particular the part that preferably emits heat. In the case of a thermal-electrical energy converter, the energy converter 20 integrates all parts for mixing and burning the fuel, in particular thus also the burner, in a structural unit which is installed in the storage housing 15 below the service water tank 10 .

Von der Kammer 14 geht ein rohrförmiger Wärmeübertrager 16 aus, der als Rohr mit Außenrippen ausgebildet und vertikal durch den Brauchwasserbehälter 10 geführt ist. Über dem Deckenbereich des Brauchwasserbehälters 10 mündet der Wärmeübertrager 16 in einem Abgasauslass 17 für das Abgas 18. Der Bauein heit des Energie-Wandlers 20 wird der umzusetzende Brennstoff 21 zugeführt und die erzeugte elektrische Energie 22 wird nicht nur zur Versorgung eigener elektrischer Einrichtungen des Warmwasserspeichers, sondern auch externen Verbrauchern und/oder dem öffentlichen Stromnetz zugeführt.A tubular heat exchanger 16 extends from the chamber 14 and is designed as a tube with outer fins and is guided vertically through the service water tank 10 . The heat exchanger 16 opens into an exhaust gas outlet 17 for the exhaust gas 18 above the ceiling area of the service water tank 10 . The Bauein unit of the energy converter 20 , the fuel to be converted 21 is supplied and the electrical energy 22 is not only supplied to supply its own electrical facilities of the hot water tank, but also external consumers and / or the public power grid.

Die freiwerdende Wärme im Falle eines thermisch-elektrischen Energie-Wandlers 20, in dem ja die Verbrennung des Brennstoffgemisches mittels des integrierten Brenners erfolgt, gelangt über den Wärmeübertrager 16 direkt an das Brauch wasser im Brauchwasserbehälter 10.The heat released in the case of a thermal-electrical energy converter 20 , in which the combustion of the fuel mixture takes place by means of the integrated burner, reaches the service water in the service water tank 10 directly via the heat exchanger 16 .

Wie die Zeichnung erkennen läßt, ist der Aufbau des Warmwasserspeichers sehr einfach und es wird ein guter Wirkungsgrad bei der Ausnutzung der Energie des zugeführten Brennstoffgemisches erreicht.As the drawing shows, the structure of the hot water tank is very simple and it will be a good efficiency in using the energy of the supplied fuel mixture reached.

Der grundsätzliche Aufbau der Baueinheit ändert sich auch nicht, wenn ein auf anderem Prinzip arbeitender Energie-Wandler eingesetzt wird.The basic structure of the unit does not change when one is on another principle of working energy converter is used.

Claims

1. Hot water tank with a storage housing and a Brauchwas water tank, in which the hot water in the hot water tank is heated by the heat generated when a fuel mixture is burned and which has a thermoelectric converter for generating electrical energy in the storage housing, characterized in that
that the fuel ( 21 ) is fed to an energy converter ( 20 ) and converted in it,
that the heat released during energy conversion in the energy converter ( 20 ) is fed directly to the process water in the process water tank ( 10 ) and
that the generated electrical energy ( 22 ) is used for own consumption and / or is supplied to external electrical consumers and / or to the public power grid.

2. Hot water tank according to claim 1, characterized in
that the energy converter ( 20 ) protrudes into a chamber ( 14 ) in the bottom area of the process water tank ( 10 ) and
that the chamber ( 14 ) is connected to a heat exchanger ( 16 ) which is vertically guided through the process water tank ( 10 ) and which opens into an exhaust gas outlet ( 17 ) outside the ceiling area of the process water tank ( 10 ).

3. Hot water tank according to claim 2, characterized in that the heat exchanger ( 16 ) is designed as a tube provided with outer fins.

4. Hot water tank according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the case of a thermal-electrical converter ( 20 ) a burner for burning the fuel in the energy converter ( 20 ) is integrated.

5. Hot water tank according to one of claims 1 to 4, characterized in that the energy converter ( 20 ) is designed as a Stirling engine with generator, as a fuel cell, as a thermoacoustic converter or as a thermophoto voltaic converter.