AT393316B - Verfahren zum steuern des durchlaufbetriebes bei brauchwasserzapfung an einem wandheizgeraet und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

AT393 316B

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern des Durchlaufspeicherbetriebes bei Brauchwasserzapfung an einem Wandheizgerät sowie auf eine Vorrichtung hiefür, bestehend aus einem von einer Wärmequelle beheizbaren Durchlaufspeicher für einen Kombi-Wasserheizer mit Brauchwasseraufbereitung und Raumheizung, insbesondere für ein Gaswandheizgerät, mit einem Sekundär-Wärmetauscher, durch den das S Brauchwasser vom Heizwasser erwärmt wird, mit einer Zapfarmatur mit Wasserschalter sowie mit einem Dreiwege-Ventil für das Umschalten von Heiz- auf Brauchwasserbetrieb über eine Regeleinheit Bei derartigen Anlagen mit Durchlaufspeichem kann man drei Betriebsphasen unterscheiden:

Den Anlaufbetrieb, der bei Zapfbeginn mit der Mindestzapfmenge startet und mit Erreichen der vollen Wärmetauscherleistung endet den Durchlaufbetrieb, der sich dem thermischen Anlauf anschließt und eine zeitlich 10 unbegrenzte Wasserentnahme gewährleistet und den Nachladebetrieb, der den Speicherinhalt innerhalb vorgegebener Schranken thermisch in Bereitschaft hält um bei Zapfbeginn die noch fehlende Leistung des Wärmetauschers auszugleichen.

Bei diesen Geräten ist für die Brauchwassererwärmung ein Sekundär-Wärmetauscher vorhanden, in dem das Brauchwasser durch Heizwasser erwärmt wird. Beim Zapfen von Brauchwasser wird durch einen Wasserschalter 15 das elektrische Dreiwege-Ventil betätigt und das Heizwasser über den Sekundärwärmetauscher geleitet Zur Überbrückung des Leistungsdefizites bei Zapfbeginn während des thermischen Anlaufs muß ein ausreichend großer Speicherraum mit Brauchwasser von ausreichend hoher Temperatur zur Verfügung stehen. Große Speicher sind jedoch sowohl bau- als auch heizungstechnisch nicht besonders vorteilhaft

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu 20 entwickeln, durch welche sich eine Brauchwasserbereitstellung für Wandheizgeiäte ergibt, die mit einem Minimum an Speicherraum, Sensorik und Aktorik eine Warmwasserdarbietung gewährleistet, die sich durch eine schnelle Verfügbarkeit, eine hohe Auslauf temperaturkonstanz und eine unbegrenzte Entnahmemenge auszeichnet.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einem Verfahren zum Steuern des Durchlaufbetriebes bei Brauchwasserzapfung an einem Wandheizgerät, vorzugsweise an einem Kombi-Wasserheizgerät mit 25 Brauchwasseraufbereitung und Raumheizung, welches einen Sekundär-Wärmetauscher und mindestens einen Speicher aufweist, dadurch, indem während des thermischen Anlaufs der zufließende Kaltwasserstrom mit kontinuierlich zunehmenden Anteil dem Wärmetauscherbereich und mit kontinuierlich abnehmenden Anteil dem Speicherbereich zugeführt wird, wobei die Summe der Teilströme konstant bemessen wird, daß der Durchlaufbetrieb in bekannter Weise über den Wärmetauscherbereich durchgeführt wird und daß bei 30 Nachladebetrieb eine Zirkulationsströmung zwischen Wärmetauscherbeieich und Speicherbereich aufgrund der Dichteunterschiede des Wassers der jeweiligen Bereiche eingeleitet wird.

Durch diese Maßnahmen wird trotz relativ kleiner Speicherbereiche von Zapfbeginn an eine im wesentlichen konstante Brauchwassertemperatur erzielt, welche auch über eine längere Zapfdauer problemlos aufrecht erhalten werden kann. 35 Gegebenenfalls ist es gemäß einer weiteren Maßnahme der Erfindung noch zweckmäßig, daß das konstante Umschalten der Teilströme während des thermischen Anlaufs erst nach einer definierten Anfahrverzögerung vorgenommen wird. Diese Verzögerung hängt von den jeweiligen Gerätedaten, wie Speicherkapazität, Heizvermögen und dgl. ab.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei einem Kombi-Wasserheizer der eingangs genannten 40 Gattung besteht darin, daß der Durchlaufspeicher aus zwei Teilen, einem Speicher mit dem Sekundär-Wärmetauscher und einem weiteren Speicher, besteht, daß die Speicher über eine Warmwasser-Verbindungsleitung und über eine Kaltwasser-Verbindungsleitung parallel geschaltet sind, daß in der Kaltwasser-Verbindungsleitung ein Dreiwege-Umsteuerventil angeordnet ist, welches dem Wasserschalter in der Kaltwasserleitung nachgeschaltet ist und daß das Dreiwege-Umsteuerventil mit einem Ventilantrieb versehen ist, 45 der elektrisch und/oder thermisch steuerbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann eine wirksame Überbrückung der Anfangsverzögerung beim thermischen Anlauf erzielt werden. Bei einem Minimum an Speicherraum wird eine schnelle Verfügbarkeit und eine hohe Brauchwassertemperaturkonstanz erreicht

Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung, bei der der dem Durchlaufspeicher zufließende 50 Kaltwasserstrom während des thermischen Anlaufs mit kontinuierlich zunehmendem Anteil für die Wärmetauscharseite und im gleichen Maße abnehmendem Anteil für die Speicherseite aufgeteilt wird, weist der Verschlußteil und/oder der Körper des Umsteuerventiles Ausnehmungen auf, die bei Ruhestellung des Umsteuerventiles die Flußrichtung von der Kaltwasserleitung zum Speicher freigeben, die jedoch bei Zapfbetrieb unter Betätigung des Ventilantriebes einerseits kontinuierlich den Strömungsdurchfluß zum Speicher vermindern 55 und anderseits in gleichem Maße den Strömungsdurchfluß zum Speicher mit dem Sekundär-Wärmetauscher erhöhen, sodaß die Summe der Teilströme zu den beiden Speichern konstant bleibt Für den Durchlaufbetrieb sieht gemäß einem weiteren Merkmal die Erfindung vor, daß der Verschlußteil und/oder der Körper des Umsteuerventiles Ausnehmungen aufweist bzw. aufweisen, die die Flußrichtung von der Kaltwasserleitung zum Speicher mit dem Sekundär-Wärmetauscher voll freigeben, hingegen ist bei der Stellung 60 des Umsteuerventiles im Nachladebetrieb die Kaltwasser-Verbindungsleitung zwischen den beiden Speichern freigegeben und gegebenenfalls die Flußrichtung von der Kaltwasserleitung gesperrt

Um der Trägheit während der Anlaufphase besser gerecht zu werden, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung -2-

AT 393 316 B der Erfindung dem Ventilantrieb ein Zeitglied vorgeschaltet, wodurch die Umsteuerung des Umsteuerventiles beim thermischen Anlauf mit einer definierten Anfangsverzögerung erfolgt

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Die Zeichnung zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Kombi-Wasserheizers.

Der Kombi-Wasserheizer weist einen von einem Brenner (1) beheizten Primär-Wärmetauscher (2) auf, der an eine mit einer Umwälzpumpe (3) versehene Rücklaufleitung (4) und eine Vorlaufleitung (5) angeschlossen ist, wobei letztere einen Vorlauf-Temperaturfühler (6) aufweist, der an eine Meßleitung (7) angeschlossen ist, die zu einem Eingang einer Regeleinheit (8) führt. In der Rücklaufleitung (4) ist weiters ein Dreiwege-Ventil (9) angeordnet, welches über einen Motorantrieb (10) betätigbar ist Der Motorantrieb (10) des Dreiwege-Ventiles (9) bezieht seine Stellenergie über eine Leitung (11) von der Regeleinheit (8). Im Dreiwege-Ventil (9) münden die Heißwasser-Rücklaufleitung (12), die von einem nicht dargestellten Heizungssystem, z. B. von Heizkörpern, kommt und die Wärmetauscher-Rücklaufleitung (13), welche von einem Sekundär-Wärmetauscher (17) im Speicher (14) zum Wasserheizer zurückführt Die Vorlaufleitung (5) teilt sich in einem T-Stück in die Heizungsvorlaufleitung (15) und die Wärmetauscher-Vorlaufleitung (16), die in den Durchlauf Speicher (14) zum Wärmetauscher (17) fuhrt auf.

Der Brenner (1) wird üb» eine Gasleitung (27), über ein Gasventil (28), das durch einen Magnetschalter (29) gesteuert wird, sowie über eine Gasregeleinrichtung mit Gas versorgt Der Magnetschalter (29) ist durch eine Stelleitung (31), ein Brennergebläse (30) durch eine Leitung (32) mit der Regeleinheit (8) verbunden. Weiters sind dem Brenner (1) noch, nicht näher dargestellte Einrichtungen, wie Zündeinrichtung, Flammenmeldeeinrichtung usw., zugeordnet

Im Speich» (14), d» als Brauchwasserspeich» mit entsprechender Isolation ausgebildet ist ist d» Sekundär-Wärmetauscher (17), beispielsweise in Form einer Glattrohrschlange aus Kupferrohren, angeordnet Koaxial in der Glattrohrschlange sind Einbauten (18) zur Strömungsführung befestigt. Der Anschluß für die Kaltwasserzuleitung ist im unteren B»eich des Speichers (14) vorgesehen.

Neben dem Speicher (14) mit dem Sekundär-Wärmetauscher (17) ist ein weiter» Speicher (19) angeordnet. Ein Temperaturfühler (34) dieses Speichers (19) ist über eine Leitung (35) mit der Regeleinheit (8) verbunden. Die beiden Speicher (14 und 19) sind in ihrem oberen Bereich durch eine Warmwasser-Verbindungsleitung (33) und in ihrem unteren Bereich durch eine Kaltwasser-Verbindungsleitung (36) miteinander verbunden und so zwischen der Kaltwasserleitung (25) und der Brauchwasserleitung (24) parallelgeschaltet. Die Brauchwasserleitung (24) ist direkt an die Warmwasser-Verbindungsleitung (33) angeschlossen, wogegen die Kaltwasserleitung (25) üb» ein Dreiwege-Umsteuerventil (37) mit der Kaltwasser-V»bindungsleitung (36) v»bunden ist. Das Umsteuerventil (37) ist durch einen elektrisch und/oder thermisch über eine Leitung (39) gesteuerten Ventilantrieb (38) betätigbar. In der Kaltwasserleitung (25) ist ein Wasserschalter (21) mit Temperaturwähler und Mikroschalter (23), welch» über eine Leitung (40) mit der Regeleinheit (8) verbunden ist, angeordnet. Bei Zapfbetrieb, d. h. wenn über eine Zapfarmatur der Brauchwasserleitung (24) Warmwass» entnommen wird, strömt Kaltwasser durch die Kaltwasserleitung (25) üb» den Wasserschalter (21) nach. Durch den Druckunterschied löst der Mikroschalter (23) des Wasserschalters (21) durch Signale über die Leitung (40) an die Regeleinheit (8) den Brauchwasserbetrieb aus.

Die Dimensionierung der beiden Speicher (14 und 19) hängt vor allem von der maximal möglichen Zapfmenge, von der Anlaufzeit auf d» Beheizungsseite sowie von den Kennlinien des Dreiwege-Umsteuerventiles (37) ab.

Der Durchlaufspeicherbetrieb mit den beiden parallelgeschalteten Speichern (14 und 19) funktioniert wie folgt:

Bei einem Zapfbetrieb durch Öffnen des Zapfventiles (20) und Überschreiten des Mindestzapfdurchsatzes wird üb» den Mikroschalt» (23) des Wasserschalters (21) der Brauchwasservorrangbetrieb ausgelöst. Das Dreiwege-Ventil (9) wird über die Regeleinheit (8) vom Motor (10) auf den Ladekreis umgesteuert. Gleichzeitig wird über die Regeleinheit (8) das Brenn»gebläse (30) und nach Ablauf der Spülzeit das Gasventil (28) sowie die Zündeinrichtung angesteuert und der Brenn» (1) geht in Betrieb. Das dem Wasserschalter (21) nachgeordnete Umsteuerventil (37) steht bei Zapfbeginn in Flußrichtung auf den Speicher (19), sodaß der volle Zapfdurchsatz zunächst über den Speicher (19) zur Zapfstelle abfließt. Mit einer definierten Anfangsverzögerung durch ein Zeitglied in der Regeleinheit (8) steuert der Ventilantrieb (38) die Flußrichtung kontinuierlich und innerhalb einer vorgegebenen Zeit auf den Speicher (14) mit dem Sekundär-Wärmetauscher (17) um. Dabei sind die Strömungswiderstände innerhalb der Leitungsführung so abgestimmt, daß die Summe der Teilströme gleichbleibt. Der Ventilantrieb (38) des Umsteuerventiles (37) kann sowohl elektrisch, z. B. mittels Motor oder elekrisch beheiztem Dehnstoffkörper, als auch thermisch, beispielsweise durch Flüssigkeitsfühler, Dehnkörper od» dgl., oder aus einer Kombination von beiden realisi»t sein.

Oberhalb des Wärmetauschers (17) im Speicher (14) ist noch ein Speicherraum (22) vorgesehen, der ebenso wie der Raum des Speichers (19) zur Überbrückung des Leistungsdefizits bei Zapfbeginn dient Darüber hinaus nimmt»im Durchlaufbetrieb die Funktion eines Dämpfers wahr, d» die bei taktend betriebenem Brenner (1) unvermeidlichen Temperaturschwingungen des Warmwassers auf ein akzeptables Maß verringert

Nach Beendigung des Zapfbetriebes erfolgt zunächst ein Nachladen des Speichers (19). Der Nachladebetrieb -3-

Claims (7)

1. AT 393 316 B wird ausgelöst und beendet durch den Temperaturfühler (34) im Speicher (19). Während des Nachladebetriebs befindet sich das Umsteuerventil (37) in einer Mittelstellung, sodaß die Speicher (14 und 19) über die Kaltwasser-Verbindungsleitung (36) verbunden sind. Da die Speicher (14 und 19) in ihrem oberen Bereich Über die Warmwasser-Verbindungsleitung (33) permanent in Verbindung stehen, setzt aufgrund der Dichteunterschiede der jeweiligen Wasserinhalte eine Zirkulationsströmung ein, die das im Speicher (14) erwärmte Brauchwasser in den Zusatzspeicher (19) abfließen läßt und das kühlere Wasser des Speichers (19) dem Speicher (14) von unten zuführt. Mit Beendigung des Nachladevorganges steuert das Ventil (37) wieder in die anfängliche Ruheposition um. Das Heizgerät bedient wieder die Heizung oder geht im Sommerbetrieb in Bereitschaftsstellung. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Steuern des Durchlaufbetriebes bei Brauchwasserzapfung an einem Wandheizgerät, vorzugsweise an einem Kombi-Wasserheizgerät mit Brauchwasseraufbereitung und Raumheizung, welches einen Sekundär-Wärmetauscher und mindestens einen Speicher aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß während des thermischen Anlaufs der zufließende Kaltwasserstrom mit kontinuierlich zunehmenden Anteil dem Wärmetauscherbereich und mit kontinuierlich abnehmenden Anteil dem Speicherbereich zugeführt wird, wobei die Summe der Teilströme konstant bemessen wird, daß der Durchlaufbetrieb in bekannter Weise über den Wärmetauscherbereich durchgeführt wird und daß bei Nachladebetrieb eine Zirkulationsströmung zwischen Wärmetauscherbereich und Speicherbereich aufgrund der Dichteunterschiede des Wassers der jeweiligen Bereiche eingeleitet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kontinuierliche Umschalten der Teilströme während des thermischen Anlaufs nach einer definierten Anfahrverzögerung, welche von den jeweiligen Gerätedaten, wie Speicherkapazität, Heizvermögen und dgl. abhängig ist, durchgeführt wird.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem von einer Wärmequelle beheizbaren Durchlaufspeicher für einen Kombi-Wasserheizer mit Brauchwasseraufbereitung und Raumheizung, insbesondere für ein Gaswandheizgerät, mit einem Sekundär-Wärmetauscher, durch den das Brauchwasser vom Heizwasser erwärmt wird, mit einer Zapfarmatur mit Wasserschalter sowie mit einem Dreiwege-Ventil für das Umschalten von Heiz- auf Brauchwasserbetrieb über eine Regeleinheit, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaufspeicher aus zwei Teilen, einem Speicher (14) mit dem Sekundär-Wärmetauscher (17) und einem Zusatzspeicher (19) besteht, daß die Speicher (14,19) über eine Warmwasser-Verbindungsleitung (33) und über eine Kaltwasser-Verbindungsleitung (36) parallel geschaltet sind, daß in der Kaltwasser-Verbindungsleitung (36) ein Dreiwege-Umsteuerventil (37) angeordnet ist, welches dem Wasserschalter (21) in der Kaltwasserleitung (25) nachgeschaltet ist und daß das Dreiwege-Umsteuerventil (37) mit einem Ventilantrieb (38) versehen ist, der elektrisch und/oder thermisch steuerbar ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußteil und/oder der Körper des Umsteuerventiles (37) Ausnehmungen aufweist bzw. aufweisen, die bei Ruhestellung des Umsteuerventiles die Flußrichtung von der Kaltwasserleitung (25) zum Zusatzspeicher (19) freigeben.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußteil und/oder der Körper des Umsteuerventiles (37) Ausnehmungen aufweist bzw. aufweisen, die bei Zapfbetrieb unter Betätigung des Ventilantriebes (38) einerseits kontinuierlich den Strömungsdurchfluß zum Zusatzspeicher (19) vermindern und anderseits in gleichem Maße den Strömungsdurchfluß zum Speicher (14) mit dem Sekundär-Wärmetauscher (17) erhöhen, sodaß die Summe der Teilströme zu den beiden Speichern (14,19) konstant bleibt.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußteil und/oder der Körper des Umsteuerventiles (37) bei Steilung im Durchlaufbetrieb Ausnehmungen aufweist bzw. aufweisen, die die Flußrichtung von der Kaltwasserleitung (25) zum Speicher (14) mit dem Sekundär-Wärmetauscher (17) voll freigeben. -4- AT393 316B
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußteil und/oder der Körper des Umsteuerventiles (37) bei Stellung im Nachladebetrieb Ausnehmungen aufweist bzw. aufweisen, die die Flußrichtung der Kaltwasser-Verbindungsleitung (36) zwischen den beiden Speichern (14,19) freigegeben und gegebenenfalls die Flußrichtung von der Kaltwasserleitung (25) sperren. % Hiezu 1 Blatt Zeichnung 10