NO128183B

NO128183B -

Info

Publication number: NO128183B
Application number: NO02962/71A
Authority: NO
Inventors: S Soedervall
Original assignee: Thermia Verken Ab
Priority date: 1970-08-13
Filing date: 1971-08-09
Publication date: 1973-10-08
Also published as: DK134449B; FI56745C; FI56745B; SE344630B; DK134449C

Description

Varmtvannbereder. Water heater.

Denne oppfinnelse angår en varmtvannbereder som består av et i det vesentlige lukket kar som inneholder et vannmagasin med en i eller utenfor karet anordnet oppvarmingskrets som omfatter en vannpassasje som fører fra et nedre til et øvre parti av karet og i eller ved det nedre parti har et oppvarmingsorgan, fortrinnsvis et elektrisk element, såsom en elektrisk varmekolbe for oppvarming av det vann som strømmer oppad gjennom passasjen som følge av termiske sirkulasjonskrefter, hvor der er anordnet minst to, fortrinnsvis flere temperaturfølende organer i forskjellige nivåer i vannmagasinet for avføling av vannets temperatur. This invention relates to a water heater which consists of an essentially closed vessel containing a water reservoir with a heating circuit arranged inside or outside the vessel which comprises a water passage leading from a lower to an upper part of the vessel and in or near the lower part has a heating device, preferably an electric element, such as an electric heating flask for heating the water that flows upwards through the passage as a result of thermal circulation forces, where at least two, preferably several, temperature-sensing devices are arranged at different levels in the water reservoir for sensing the water's temperature.

Den ovenfor beskrevne, allerede tidligere foreslåtte ut-førelse av en varmtvannbereder har likeoverfor varmtvannberedere med et i vannmagasinet fritt anbragt oppvarmingsorgan den fordel at en i forhold til. magasinets hele volum temmelig liten vannstrøm hurtig kan varmes opp til en høy temperatur som er egnet til å tas ut av forbruksvarmtvannet ved magasinets øvre parti. Det har nemlig vist seg at der ved denne utførelse oppstår en meget stabil skikting av vannet i adskilte temperatursoner, således at det i oppvarmingskretsen varmede vann lagres i magasinets øvre parti uten å blandes med det kaldere vann. Etterhvert som oppvarmingen skrider frem, økes forrådet av varmt vann og sonegrensen mellom varmt og kaldt gradvis forskyves nedad i magasinet, forutsatt at intet eller bare et lite uttak av forbruksvarmtvann samtidig finner sted. The above-described, already previously proposed embodiment of a water heater has the advantage directly opposite water heaters with a freely placed heating element in the water reservoir that, compared to the entire volume of the tank, rather small flow of water, can quickly be heated to a high temperature which is suitable to be taken out of the domestic hot water at the upper part of the tank. It has been shown that with this design a very stable layering of the water in separate temperature zones occurs, so that the water heated in the heating circuit is stored in the upper part of the reservoir without mixing with the colder water. As the heating progresses, the supply of hot water is increased and the zone boundary between hot and cold is gradually shifted downwards in the reservoir, provided that no or only a small withdrawal of consumption hot water takes place at the same time.

Varmtvannberedere av denne art er imidlertid ved de hittil kjente eller foreslåtte utførelser ikke istand til å avgi forbruksvarmtvann med så ubetydelige variasjoner i temperatur som det egent-lig er ønskelig. Hvis oppvarmingskretsen av oppvarmingsorganet til-føres en konstant varmeeffekt som er tilstrekkelig stor til ved lav vanntemperatur i hoveddelen av magasinet å kunne varme den vannstrøm som beveger seg opp gjennom kretsen, som følge av de termiske sirkulasjonskrefter som skyldes oppvarmingen, til ønsket temperatur for umiddelbart uttak av varmtvann fra berederens magasin, vil det fra kretsen avgitte vann, når senere store deler av magasinvolumet er varmet opp, holde en altfor høy temperatur. Dette beror på at for-utsetningene for den termiske sirkulasjon etterhånden nedsettes etterhvert som oppvarmingen av magasinvolumet skrider frem, således at vannstrømmen gjennom oppvarmingskretsen avtar og denne mindre vannstrøm varmes opp til en ikke ønskelig høy temperatur, eventuelt til og med så høy at det i berederen anordnede overopphetningsvern trer i funksjon og bryter oppvarmingsforløpet. Water heaters of this type, however, with the hitherto known or proposed designs, are not capable of providing domestic hot water with such insignificant variations in temperature as is actually desirable. If the heating circuit is supplied by the heating element with a constant heating effect that is sufficiently large to be able to heat the water flow moving up through the circuit, as a result of the thermal circulation forces caused by the heating, to the desired temperature for immediate withdrawal at a low water temperature in the main part of the reservoir of hot water from the boiler's tank, the water released from the circuit, when later large parts of the tank volume have been heated, will maintain an excessively high temperature. This is because the preconditions for the thermal circulation are gradually reduced as the heating of the reservoir volume progresses, so that the water flow through the heating circuit decreases and this smaller water flow is heated to an undesirably high temperature, possibly even so high that in the boiler arranged overheating protection kicks in and interrupts the heating process.

Formålet med oppfinnelsen er å skaffe en varmtvannbereder av den innledningsvis beskrevne art, men således utført at vanntemperaturen i den øvre del av berederens magasin ved hjelp av de tem-peraturfølende organer kan holdes innenfor snevre temperaturgrenser avpasset til det foreliggende behov med hensyn til forbruksvarmtvan-nets ønskede temperatur. Et sådant resultat oppnåes ved at varmtvannberederen utføres som angitt i de etterfølgende patentkrav. Oppfinnelsen gjør det mulig å regulere den av oppvarmingsorganet avgitte varmeeffekt avhengig av høyden av sonegrensen mellom det varme og det kalde vann i magasinet. The purpose of the invention is to provide a water heater of the type described at the outset, but constructed in such a way that the water temperature in the upper part of the water heater's tank can be kept within narrow temperature limits adapted to the current needs with regard to the hot water's consumption by means of the temperature-sensing organs desired temperature. Such a result is achieved by making the water heater as specified in the subsequent patent claims. The invention makes it possible to regulate the heating effect emitted by the heating device depending on the height of the zone boundary between the hot and cold water in the reservoir.

Et utførelséseksempel på oppfinnelsen skal beskrives nær- - mere i det følgende under henvisning til tegningen som viser varmtvannberederen i oppriss og delvis i snitt og med anordninger for regulering av varmeeffekten. An embodiment of the invention will be described in more detail in the following with reference to the drawing showing the water heater in elevation and partly in section and with devices for regulating the heating effect.

Varmtvannberederen består av et lukket, sylindrisk kar 1 som inneslutter et vannmagasin 2 som tilføres kaldtvann gjennom et innløpsrør ved karets undre del. Varmtvann tas ut fra magasinet 2 over et utløpsrør 4 som er innrettet til å motta dette varmtvann fra magasinets øvre del. For oppvarming av vannet er der anordnet en utvendig oppvarmingskrets 6 som omfatter en lavt plasert elektrisk kolbe 7, et inntaksrør 8 som fører fra karets 1 bunn til kolben, og et rør 9 for avgivelse-av varmtvann fra kolben til karets 1 øvre parti. The water heater consists of a closed, cylindrical vessel 1 which encloses a water reservoir 2 which is supplied with cold water through an inlet pipe at the lower part of the vessel. Hot water is taken out from the magazine 2 via an outlet pipe 4 which is designed to receive this hot water from the upper part of the magazine. For heating the water, there is an external heating circuit 6 which comprises a low-placed electric flask 7, an intake pipe 8 leading from the bottom of the vessel 1 to the flask, and a pipe 9 for releasing hot water from the flask to the upper part of the vessel 1.

Når kolben 7 tilfører vannet varme, oppstår der en termisk sirkulasjon av vann fra magasinet 2 over røret 8 ved karets bunn til kolben og videre gjennom denne og røret 9 tilbake til magasinet ved karets øvre parti. Det oppvarmede vann som ved karets øvre parti når inn i magasinet, skiktes ovenpå det underlig-gende kalde vann, således at der oppstår en sone 10 med varmt vann over en sone 11 med kaldt vann. Sonegrensen mellom dem er beteg-net med 12. Hvis oppvarmingsforløpet får fortsette mens lite eller intet varmtvann uttas gjennom utløpsrøret 4, antar et stadig stør-re volum av magasinets vann den temperatur som er bestemt for for-bruk, idet sonegrensen 12 etterhvert flyttes nedad i karet. When the flask 7 adds heat to the water, a thermal circulation of water occurs from the magazine 2 over the pipe 8 at the bottom of the vessel to the flask and further through this and the pipe 9 back to the magazine at the upper part of the vessel. The heated water that reaches the reservoir at the upper part of the vessel is layered on top of the underlying cold water, so that a zone 10 with hot water is created above a zone 11 with cold water. The zone boundary between them is denoted by 12. If the heating process is allowed to continue while little or no hot water is withdrawn through the outlet pipe 4, an increasingly large volume of the reservoir's water assumes the temperature determined for consumption, as the zone boundary 12 is eventually moved downwards in the tub.

Uten at dette forandrer varmtvannberederens virkemåte kan oppvarmingskretsen 6 være anordnet helt eller delvis inne i karets 1 magasin 2, forutsatt at kretsen omfatter en passasje som forløper fra magasinets undre del til dets øvre del og har oppvarmingsorganet, f.eks. en varmekolbe, lavt anbragt. Without this changing the way the water heater works, the heating circuit 6 can be arranged wholly or partly inside the tank 1 magazine 2, provided that the circuit includes a passage that runs from the lower part of the magazine to its upper part and has the heating element, e.g. a heating flask, placed low.

For regulering av oppvarmingsorganets 7 varmeavgivelse til det passerende vann er der ifølge oppfinnelsen i forskjellig høyde i karet eller langs dettes vegg anordnet et antall tempera-turavfølende organer 13, i det viste tilfelle fem sådanne organer anbragt utvendig på karveggén. Disse organer har til oppgave ved sine temperaturindikatorer å avføle sonegrensens 12 stilling i magasinet og ved behov påvirke varmeavgivelsen fra kolben 7 over egnede reguleringsorganer, således at temperaturen på det varmtvann som ledes gjennom røret 9 fra kolben 7 til magasinet, holdes innenfor forutbestemte grenser.. According to the invention, for regulating the heat output of the heating device 7 to the passing water, a number of temperature-sensing devices 13 are arranged at different heights in the vessel or along its wall, in the case shown, five such organs are arranged on the outside of the vessel wall. The task of these bodies is to use their temperature indicators to sense the position of the zone boundary 12 in the reservoir and, if necessary, influence the release of heat from the flask 7 via suitable regulating devices, so that the temperature of the hot water which is led through the pipe 9 from the flask 7 to the reservoir is kept within predetermined limits.

Hvert av de temperaturfølende organer kan bestå av en termostat som i avhengighet av temperaturen kobler inn eller ut et effekttrinn i oppvarmingsorganet, hvis dette er en elektrisk varmekolbe eller lignende elektrisk element. Each of the temperature-sensing devices can consist of a thermostat which, depending on the temperature, switches on or off an effect stage in the heating device, if this is an electric heating flask or similar electric element.

Hvis oppvarmingsorganet drives med f.eks. gass, kan de temperaturavfølende organer være innrettet til etterhvert å påvir- If the heating device is operated with e.g. gas, the temperature-sensing organs can be arranged to eventually influence

ke en trykkregulator for regulering av brenseltilførselen. ke a pressure regulator for regulation of the fuel supply.

Ved en utførelse som er særlig fordelaktig ved elektrisk oppvarmingsorganer, er temperaturavfølende organer 13 i form av termistorer anbragt på utsiden av karets 1 vegg og innenfor en ikke vist varmeisolasjon rundt berederen og fortrinnsvis i direkte var-meledende kontakt med karveggén, til hvilken de er festet på egnet måte, f.eks. fastloddet. De avføler således vanntemperaturen in- In an embodiment which is particularly advantageous for electric heating devices, temperature-sensing devices 13 in the form of thermistors are arranged on the outside of the vessel 1 wall and within a not shown thermal insulation around the boiler and preferably in direct heat-conducting contact with the vessel wall, to which they are attached in a suitable way, e.g. soldered. They thus sense the water temperature in

direkte over karveggens temperatur. directly above the vessel wall temperature.

Termistorene 13 er seriekoblet og har innenfor det aktu- The thermistors 13 are connected in series and have within the actual

elle temperaturområde positiv temperaturkoeffisient. Ved stigende temperatur for en enkelt termistor likesom ved gradvis synkende sonegrensenivå 12 vil således motstanden av den seriekoblede ter-mistorkrets øke og omvendt. Derved påvirkes over forsterkerorga- elle temperature range positive temperature coefficient. When the temperature for a single thermistor rises, as well as when the zone limit level 12 gradually decreases, the resistance of the series-connected thermistor circuit will therefore increase and vice versa. Thereby, the amplifier organi-

ner en tyristorenhet 15 for trinnløs regulering av effektuttaket til kolben 7 etterhvert som sonegrensen 12 flytter seg oppad eller nedad, idet denne effektregulering skjer i en således forutbestemt relasjon til termistorkretsens motstand at temperaturen i varmt- ner a thyristor unit 15 for stepless regulation of the power output of the flask 7 as the zone boundary 12 moves upwards or downwards, as this power regulation takes place in such a predetermined relation to the resistance of the thermistor circuit that the temperature in the hot-

vannsonen 10 holdes stort sett konstant. the water zone 10 is kept largely constant.

Ved at der i serie med termistorene 13 kobles et regu- By connecting in series with the thermistors 13 a regu-

lerbart potensiometer 14, oppnår man den mulighet å kunne regulere varmtvannets maksimale temperatur. learnable potentiometer 14, one achieves the possibility of being able to regulate the maximum temperature of the hot water.

Claims

1. Water heater which consists of an essentially closed vessel (1) containing a water reservoir (2) with a heating circuit (6) arranged inside or outside the vessel which comprises a water passage (8, 7, 9) leading from a lower to an upper part of the vessel and in or near the lower part has a heating means (7), preferably an electric element, such as an electric heating flask, for heating the water flowing upwards through the passage as a result of ter-

mixed circulation forces, where there are arranged at least two, preferably several temperature-sensing organs (13) at different levels in the water reservoir (2) for sensing the temperature of the water, characterized in that the temperature-sensing organs (13) consist of interconnected thermistors which are placed on the outside of the vessel's (1) wall, within a thermal insulation that surrounds the boiler and in thermal contact with the wall and is connected to per se known means (15) which are arranged to influence the heat output of the heating means (7) in dependence thereof in such a way that the heat release decreases when the thermistors (13) indicate that an increased part of the tank volume has been heated to the desired temperature and vice versa to maintain the temperature of the water that is released from the heating circuit (6) to the tank (2) at the upper part of the vessel (1), in the upper part of the magazine within predetermined temperature limits.

2. Water heater according to claim 1, where the heating element (7) consists of an electric element, characterized in that the thermistors (13) over in and of themselves known elements affect a thyristor unit (15) for regulating the output of the heating element (7).

3. Water heater according to claim 2, characterized in that an adjustable potentiometer (14) is connected in series with the thermistors (13) for setting the upper temperature limit.