AT397426B - Verfahren und vorrichtung zum bevorraten einer kleinen menge trinkwasser auf ausreichend hohem temperaturniveau - Google Patents

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Description

AT 397 426 B
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bevorratung einer kleinen Menge Trinkwasser auf ausreichend hohem Temperatumiveau zur Vermeidung der Legionellengefahr sowie auf eine Vorrichtung hieför, bestehend aus einem, von mindestens 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.
Es ist bekannt, einen Fluidspeicher, beispielsweise einen Brauchwasserspeicher, mittels zweier Wärmequellen zu beheizen. Hiezu werden häufig Solaranlagen benutzt, die den Speicher mit einer Grundlast vorheizen, wobei die Endaufheizung durch eine elektrische Heizpatrone oder durch eine brennstoffbeheizte Wärmequelle vorgenommen wird.
Es ist weiterhin bekannt, bei rein elektrisch beheizten Brauchwasserspeichem mehrere Heizregister vorzusehen, um eine Auf heizung von Teil volumina des Speichers zu ermöglichen.
Bekannt ist darüber hinaus ein in der DE-OS 37 16 430 beschriebener Wärmetauscher mit einem zylindrischen Behälter für Brauchwasser und einer darin untergebrachten Rohrschlange, die von einer Umlaufheizungsanlage mit Warmwasser versorgt wird. Zusätzlich ist innerhalb des zylindrischen Behälters ein Heizstab angeordnet, der ebenfalls zur Temperierung des Brauchwassers beiträgt Nachteilig hierbei ist vor allem die Speicherung des Brauchwassers innerhalb eines großvolumigen zylindrischen Behälters, obwohl nur relativ wenig Brauchwasser einer möglichst konstanten Temperatur benötigt wird.
Die eingangs genannten Kombi-Wasserheizer werden jedoch für Brauchwasserbereitung und Etagenheizung gebaut Diese Ausführung ist deswegen möglich, da der Wärmebedarf für die Brauchwassererwärmung nur in einer verhältnismäßig kurzen Zeit auftritt, während der die Heizung unbedenklich abgeschaltet werden kann.
Bei daartigen 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 unbegrenzte Wasserentnahme gewährleistet und den Nachladebetrieb, da den Speicherinhalt innerhalb vorgegebener Schranken thermisch in Bereitschaft hält, um bei Zapfbeginn die noch fehlende Leistung des Wärmetauschers auszugleichen.
Bei diesen Geräten ging man bisher von einer Bevorratung des Brauchwassers und einer Nachladung der Speicherverluste durch Inbetriebnahme des angeschlossenen Heizgerätes aus. Dies bedingte nun einerseits eine trinkwassergemäße Ausführung des Speichers und der notwendigen Schaltorgane sowie eines nicht unerheblichen Mehraufwandes an Regelungstechnik, da zwischen den angeführten Betriebsarten Anlauf, Durchlauf und Nachladen unterschieden werden mußte, zum anderen konnte die Legionellengefahr nicht ganz ausgeschlossen werden.
Aus der DE-OS 36 18 186 ist ein Wasserverteilersystem für eine mobile oder stationäre Dekontenninations-anlage bekannt, bei der das zu entkeimende Wasser durch eine im Innern eines Durchlauferhitzers angeordnete Rohrschlange hindurchgeleitet wird. Dieses Wasser ist aber keinesfalls als Trinkwasser, sondern bestenfalls als Duschwasser verwendbar.
Die Temperatur- und Entnahmevoluminabereiche unterscheiden sich dementsprechend.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die o. g. Nachteile zu vermeiden und bei einer einfachen Regelung ein sicheres und sparsames Verfahren zur Brauchwasserbereitung sowie eine Vorrichtung hierfür zu entwickeln.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einem Verfahren gemäß dem einleitenden Teil durch die Schritte, daß zuerst das Heizwasser erhitzt und gespeichert wird, daß dann das in einem ldeinvolumigen System des Sekundär-Wärmetauschers geführte Brauchwasser erwärmt wird und daß die Speicherverluste ausschließlich durch Nachladen von einer von der Hauptwärmequelle und deren Regelung unabhängige zweite Wärmequelle ausgeglichen werden.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei einem Kombi-Wasserheizer der eingangs genannten Gattung besteht darin, daß der Speicher als Heizwasserspeicher ausgebildet ist, wobei das Heizwasser den Speicheraum füllt und dort bevorratet wird, daß das Brauchwasser in dem als Glattrohrschlange gestalteten Sekundär-Wärmetauscher geführt ist und daß für das Nachladen der Speicherverluste ein von der Regeleinheit unabhängig einschaltbarer Elektroheizstab vorgesehen ist.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann die Bevorratung einer kleinen Menge Trinkwassers auf ausreichend hohem Temperatumiveau bei einem Minimum an Sensoren, Stellgliedern und Steuerelementen erreicht werden. Weiters hat die elektrische Nachladung insbesondere im Sommerbetrieb Vorteile, da hier für eine Nachladezeit von ca. 2 Minuten nicht das gesamte Gerät auf Betriebstemperatur gebracht werden muß.
Aber auch im Winterbetrieb, vor allem bei einer witterungsgeführten Vorlauftemperaturregelung, bietet die unabhängige Vorheizung des Speicherraumes entscheidende Vorteile. Vor allem dann, wenn im Heizkreis sehr niedrige Temperaturen gefahren werden (Niedertemperaturkessel, Brennwertgeräte, stark abgesenkter Nachtbetrieb). Hier entfällt das periodische Aufheizen des Gerätes auf Speichertemperatur und die anschließende unerwünschte Temperaturerhöhung im Heizkreis.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, bei der sowohl für den Heiz- als auch für den -2-
AT 397 426 B
Brauchwasserbetrieb zur Überbrückung der Anfangsverzögerung sowie zur Dämpfung der Temperaturschwingungen der Heizwasservorrat im Speicherraum als Pufferung vorgesehen ist, mündet die Voriaufleitung in den unteren Bereich des Speichers und das Vorlaufwasser wird durch Umlenkbleche schraubenförmig um ein um den Sekundär-Wärmetauscher am Behälterboden koaxial angeordnetes, vertikales Führungsrohr geleitet Der Anschluß für die Rücklaufleitung ist im Behälterboden innerhalb des Führungsrohres vorgesehen. Durch diese Strömungsführung des Heizwassers im Speicher wird eine wirksame Glättung der Temperaturwelligkeit erreicht
Ein weiteres, vorteilhaftes Merkmal der Erfindung ist, daß der Elektroheizstab unabhängig von der Regeleinheit betätigbar ist
Durch diese Schaltung wird eine besonders wirksame Anordnung gegen Legionellengefahr erreicht da der Elektroheizstab jederzeit zur Bakterienabtötung eingeschaltet werden bum.
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, beispielsweise einen Edelstahl-Lamellenwärmetauscher (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 (S) führt ln 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 ($). Im Dreiwege-Ventil (9) münden die Heizwasser-Rücklaufleitung (12), die von einem nicht dargestellten Heizungssystem, z. B. von Heizkörpern, kommt und die Speicher-Rücklaufleitung (13), welche vom Durchlaufspeicher (14) zum Wasserheizer zurückfuhrt. Die Voriaufleitung (5) teilt sich in einem T-Stück in die Heizungsvorlaufleitung (IS) und die Speicher-Vorlaufleitung (16), die in den Durchlaufspeicher (14) führt auf.
Im Speicher (14), der als Heizwasserspeicher mit entsprechender Isolation ausgebildet ist ist ein Sekundär-Wärmetauscher (17), beispielsweise in Form einer Glattrohrschlange aus Kupferrohren, angeordnet Koaxial um die Glattrohrschlange ist ein Führungsrohr (18) am Deckel (19) befestigt Um dieses Führungsrohr (18) wird das Heizwasser aus der Vorlaufleitung (16) mit Hilfe von Leitblechen (20) schraubenförmig geführt Der Anschluß für die Rücklaufleitung (13) ist innerhalb des Führungsrohres (18) am Deckel (19) vorgesehen.
An die Rohre des Sekundär-Wärmetäuschers (17) ist ein Wasserschalter (21) mit Temperaturwähler (22) und Mikroschalter (23) angeschlossen. Bei Zapfbetrieb, d. h. wenn über eine Zapfarmatur der Brauchwasserleitung (24) Warmwasser entnommen wird, strömt Kaltwasser durch die Kaltwasserleitung (25) über den Wasserschalter (21) nach. Durch den Druckunterschied löst der Mikroschalter (23) des Wasserschalters (21) durch Signale über die Leitung (26) an die Regeleinheit (8) den Brauchwasserbetrieb aus.
Der Brenner (1) wird über eine Gasleitung (27), über ein Gasventil (28), das durch einen Magnetantrieb (29) gesteuert wird, sowie über eine Gasregeleinrichtung mit Gas versorgt. Der Magnetantrieb (29) ist durch eine Stelleitung (31), ein Gebläse (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 Durchlaufspeicher (14) ist ein weiteres Heizgerät, ein Elektroheizstab (33), angeordnet Ein Temperaturfühler (34) ist über eine Kapillarleitung (35) mit einem Regelschalter (36) verbunden. Unterschreitet durch die Speicherverluste das'Heizwasser im Speicher (14) eine bestimmte Temperatur, so wird der Heizstab (33) über den Regelschalter (36) durch Schließen der Kontakte (38) an das Netz (37) angeschlossen und der etwa eine Leistung von 0,5 bis 1 kW aufweisende Heizstab (33) kompensiert die Speicherverluste. Um die gesamte Anlage vom Netz trennen zu können, sind Hauptschalter (39) und (40) vorgesehen.
Der Durchlaufspeicherbetrieb mit heizwasserseitiger Energiebevorratung und elektrischer Nachladung funktioniert wie folgt:
Es wird davon ausgegangen, daß sich der Speicher (14) in aufgeheiztem Zustand befindet, das heißt, die beiden Kontakte (38) sind geöffnet. Aufgrund der Speicherverluste wird nach einiger Zeit die Thermostatschaltung aus Temperaturfühler (34) und Regelschalter (36) die Kontakte (38) schließen. Der Speicherinhalt wird kurzzeitig aufgeheizt und nach Erreichen der Solltemperatur öffnet der Temperaturfühler (34) über den Regelschalter (36) wieder die Kontakte (38) und der Heizstab (33) geht außer Betrieb.
Diese Art des Nachladens der Speicherverluste ausschließlich über den Elektroheizstab (33) ist wesentlich kostengünstiger, als ein Nachladen durch den Brenner (1). Ein solches würde bedeuten, daß das gesamte Heizgerät einschließlich der Leitungssysteme auf Betriebstemperatur gebracht werden müßte. Auch die Pumpe (3) müßte hiebei in Betrieb gehen. Die Wärmemenge, die dabei in den Kreislauf hineingesteckt werden muß, kann um ein Vielfaches größer sein, als die Wärmemenge, welche benötigt wird, um den Speicher (14) auf Betriebstemperatur zu halten.
Bei einem Zapfbetrieb wird über den Mikroschalter (23) des Wasserschalters (21) der Brauchwasseibetrieb ausgelöst. Das Dreiwege-Ventil (9) wird über die Regeleinheit (8) vom Motor (10) auf den Ladekreis umgesteuert. Gleichzeitig wird über die Regeleinheit (8) das Brennergebläse (30) und nach Ablauf da Spülzeit -3-

Claims (4)

  1. AT 397 426 B das Gasventil (28) sowie die Zündeinrichtung angesteuert und der Brenner (1) geht in Betrieb. Für die Überbrückung dieser Anfangsverzögerung sowie zur Dämpfung der Temperaturschwingungen bei Taktbetrieb des Brenners steht der Heizwasservoirat zur Verfügung. Die Führung des Brenners (1) erfolgt über den Vorlauf-Temperaturfühler (6) mit kleinstmöglicher Hysterese. Nach Beendigung eines Zapfvorganges schaltet der Mikroschalter (23) am Wasserschalter (21) den Brennerbetrieb ab. Die Umwälzpumpe (3) läuft noch eine kurze Zeit nach, um die Restwärme aus der Brennkammer und dem Wärmetauscher (2) abzuführen. Danach geht das Heizgerät in Bereitschaftsstellung (bei Sommerbetrieb) oder das Dreiwege-Ventil (9) wird über die Regeleinheit (8) wieder in den Heizkreis umgesteuert und das Heizgerät läuft im Heizmodus (bei Winterbetrieb). PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Bevorratung einer kleinen Menge Trinkwasser auf ausreichend hohem Temperatumiveau zur Vermeidung der Legionellengefahr in einem, von mindestens einer Wärmequelle beheizbaren Durchlaufspeicher, welcher einen Sekundär-Wärmetauscher aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß. zuerst das Heizwasser erhitzt und gespeichert wird, daß dann das in einem kleinvolumigen System des Sekundär-Wärmetauschers geführte Brauchwasser erwärmt wird und daß die Speicherverluste ausschließlich durch Nachladen von einer von der Hauptwärmequelle und deren Regelung unabhängige zweite Wärmequelle ausgeglichen werden.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem, von mindestens einer Wärmequelle beheizbaren Duichlaufspeicher 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 Wasserschalte sowie mit einem Dreiwege-Ventil für das Umschalten von Heiz- auf Brauchwasserbetrieb für eine Regeleinheit, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (14) als Heizwasserspeicher ansgebildet ist, wobei das Heizwasser den Speicherraum füllt und dort bevorratet wird, daß das Brauchwasser in dem als Glattrohrschlange gestalteten Sekundär-Wärmetauscher (17) geführt ist und daß für das Nachladen der Speicherverluste ein von der Regeleinheit (8) unabhängig einschaltbarer Elektroheizstab (33) vorgesehen ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl für den Heiz- als auch für den Brauchwasserbetrieb der Heizwasservorrat im Speicherraum (41) als Puffer vorgesehen ist, daß die Vorlaufleitung (16) in den unteren Bereich des Speichers (14) mündet, wobei das Vorlaufwasser durch Umlenkbleche (20) schraubenförmig um ein um den Sekundär-Wärmetauscher (17) am Behälteiboden (19) koaxial angeordnetes, vertikales Führungsrohr (18) geführt ist und daß die Rücklaufleitung (13) im Behälterboden innerhalb des Führungsrohres (18) angeschlossen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektroheizstab (33) unabhängig von der Regeleinheit (8) betätigbar ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-
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