AT400631B - Hot-water preparer with a hot-water store - Google Patents

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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
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Abstract

Hot-water preparer with a hot-water store 16, which is provided with a cold-water connection 21 reaching into its bottom region and with a tap line 22 and which can be heated via a secondary heat exchanger 5 loaded on the primary side by a heat generator 1, 2, the secondary branch 15 of the secondary heat exchanger 5 being connected to the hot-water store 16 via lines 17, 19, in which a circulating pump 20 is arranged. In order to make a high level of efficiency possible, a line 19 connected to the secondary branch 15 of the secondary heat exchanger 5 operated in countercurrent leads away from the bottom region of the hot-water store 16 and a second line 17 leading away from the secondary branch 15 of the secondary heat exchanger 5 opens into the uppermost region of the hot-water store 16, the rotational speed of the circulating pump 20 being capable of being regulated via a control device 24 as a function of the temperature of the water in the hot-water store 16 and of a predetermined desired temperature of the hot water.

Description

AT 400 631 BAT 400 631 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Warmwasserbereiter gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.The invention relates to a water heater according to the features of the preamble of claim 1.

Solche Warmwasserbereiter mit einem extern beheizten Schichten- bzw. Ladespeicher weisen meist brennwertnutzende Wärmeerzeuger auf. Dabei wird die Umwälzpumpe häufig mit konstanter Drehzahl 5 betrieben und der Sekundärwärmetauscher im Gegenstrom durchströmt.Such water heaters with an externally heated stratified or load storage mostly have condensing heat generators. The circulating pump is often operated at constant speed 5 and the secondary heat exchanger flows through in counterflow.

Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß sich die Aufnahmefähigkeit des Warmwasserspeichers bei Annäherung der Temperatur des Wassers im Warmwasserspeicher an den oberen Schaltpunkt, bei dessen Erreichung der Wärmeerzeuger stillgesetzt wird, vermindert. Dabei verringert sich auch der Wirkungsgrad des Wasserbereiters. Außerdem kann es bei zu niedrigen Temperaturen im Primärzweig des Sekundärwär-io metauschers zu einer Überschreitung der Mindesttemperatur im Kopfbereich des Warmwasserspeichers führen. Somit wird die Temperaturschichtung im Speicher gestört. Die Folge ist, daß mehrere Umwälzungen des Warmwasser-speicherinhaltes über den Sekundärwärmetauscher notwendig werden, mit der Folge eines hohen Bedarfs an Zusatzenergie, wodurch der Wirkungsgrad des Wärmeerzeugers sinkt.However, this has the disadvantage that the capacity of the hot water tank decreases when the temperature of the water in the hot water tank approaches the upper switching point, upon reaching which the heat generator is stopped. This also reduces the efficiency of the water heater. In addition, if the temperatures in the primary branch of the secondary heat exchanger are too low, the minimum temperature in the head region of the hot water tank may be exceeded. The temperature stratification in the storage tank is thus disturbed. The result is that several circulations of the hot water storage contents via the secondary heat exchanger are necessary, with the result that a high level of additional energy is required, which reduces the efficiency of the heat generator.

Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und einen Warmwasserbereiter der eingangs iS erwähnten Art vorzuschlagen, der sich mit hohem Wirkungsgrad betreiben läßt und während nur einer Umwälzung aufgeladen wird.The aim of the invention is to avoid this disadvantage and to propose a water heater of the type mentioned at the outset that can be operated with high efficiency and is charged during only one circulation.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Warmwasserbereiter der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.According to the invention this is achieved in a water heater of the type mentioned by the characterizing features of claim 1.

Die vorgeschlagenen Maßnahmen bewirken, daß das Wasser aus dem kältesten Bereich des Warmwas-20 serspeichers abgezogen und dem Sekundärwärmetauscher bzw. dessen Sekundärzweig zugeführt wird. Durch den Betrieb des Sekundärwärmetauschers im Gegenstrom wird ein entsprechend hohes Temperaturgefälle über den Primärzweig des Sekundärwärmetauschers erreicht. Dadurch ergibt sich auch eine entsprechend niedrige Eintrittstemperatur des Wassers in einen primärwärmetauscher und somit ein hoher Wirkungsgrad des Warmwasserbereiters. Dazu trägt auch die in ihrer Drehzahl regelbare Umwälzpumpe 25 bei. So kann die Drehzahl der Umwälzpumpe in Abhängigkeit von der Temperatur im Warmwasserspeicher und der vorgesehenen Soll-Temperatur des Warmwassers sowie der Ist-Temperatur des Heizwassers auf der Primärseite des Sekundärwärmetauschers so geregelt werden, daß das aus dem Sekundärzweig des Sekundärwärmetauschers abströmende Wasser eine Temperatur aufweist, die der Soll-Temperatur des Warmwassers entspricht oder geringfügig höher als diese ist. 30 Auf diese Weise ergibt sich auch eine entsprechend hohe Temperaturdifferenz über dem Primärzweig des Sekundärwärmetauschers und damit auch über dem Wärmeerzeuger, der üblicherweise durch einen von einem Brenner beaufschlagten Primärwärmetauscher gebildet ist, und es bleibt die notwendige . Temperaturschichtung im Ladespeicher erhalten, so daß nur eine einzige Umwälzung des Speicherinhaltes notwendig ist. 35 Aufgrund des Abzugs des Wassers aus dem Warmwasserspeicher in dessen untersten und daher kältesten Bereich ergibt sich eine ausgeprägte Schichtung der Temperatur im Warmwasserspeicher, wobei sich warmes Wasser oben und kaltes Wasser unten im Speicher befindet.The proposed measures have the effect that the water is withdrawn from the coldest area of the hot water storage tank and fed to the secondary heat exchanger or its secondary branch. By operating the secondary heat exchanger in counterflow, a correspondingly high temperature gradient is achieved across the primary branch of the secondary heat exchanger. This also results in a correspondingly low inlet temperature of the water in a primary heat exchanger and thus a high efficiency of the water heater. The circulation pump 25, which is adjustable in its speed, also contributes to this. The speed of the circulation pump can thus be controlled as a function of the temperature in the hot water tank and the intended target temperature of the hot water and the actual temperature of the heating water on the primary side of the secondary heat exchanger so that the water flowing out of the secondary branch of the secondary heat exchanger has a temperature, which corresponds to or is slightly higher than the target temperature of the hot water. In this way there is also a correspondingly high temperature difference across the primary branch of the secondary heat exchanger and thus also above the heat generator, which is usually formed by a primary heat exchanger acted upon by a burner, and the necessary one remains. Obtain temperature stratification in the load storage so that only a single circulation of the storage content is necessary. 35 Due to the withdrawal of water from the hot water tank in its lowest and therefore coldest area, there is a pronounced stratification of the temperature in the hot water tank, with hot water at the top and cold water at the bottom in the tank.

Weiter ergibt sich durch die vorgeschlagenen Maßnahmen auch eine Verminderung des Bedarfs an Hilfsenergie, da die Umwälzpumpe bei niedriger mittlerer Temperatur mit einer entsprechend niedrigeren 40 Drehzahl betrieben wird.Furthermore, the proposed measures also result in a reduction in the need for auxiliary energy, since the circulation pump is operated at a correspondingly lower speed at a lower average temperature.

Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil eines einfachen Aufbaues, wobei durch die Erfassung der Temperatur des dem Sekundärzweig des Sekundärwärmetauschers zuströmenden und des von diesem abströmenden Wassers die Umwälzpumpe sehr einfach gesteuert werden kann und die Drehzahl der Umwälzpumpe so geregelt wird, daß die Temperatur des vom Sekundärzweig des Sekundäres Wärmetauschers abströmenden Wassers zumindest der Soll-Temperatur des Warmwassers entspricht.Due to the features of claim 2, there is the advantage of a simple structure, whereby the circulation pump can be controlled very easily and the speed of the circulation pump is regulated so that the Temperature of the water flowing out of the secondary branch of the secondary heat exchanger corresponds at least to the target temperature of the hot water.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch einen erfindungsgemäßen Warmwasserbereiter zeigt.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, which schematically shows a water heater according to the invention.

Der erfindungsgemäße Warmwasserbereiter weist einen von einem Brenner 1 beaufschlagten Primärwärmetauscher 2 auf, wobei der Brenner 1 über ein Gasventil 3 gesteuert ist. so Der Primärwärmetauscher 2 ist abströmseitig mit einem Umschalt Ventil 4 verbunden, an dem eine zu einem Sekundärwärmetauscher 5 bzw. dessen Primärzweig 6 führende Leitung 7 und eine zu einer Heizungsanlage 8 führende Vorlaufleitung 9 angeschlossen sind. In der von der Heizungsanlage 8 zum Primärwärmetauscher 2 führenden Rücklaufleitung 10 ist eine Heizungsumwälzpumpe 11 angeordnet. Weiters ist eine die Vorlaufmit der Rücklaufleitung 9, 10 verbindende Bypassleitung 12 vorgesehen, in der 55 ein Bypassventil 13 angeordnet ist.The water heater according to the invention has a primary heat exchanger 2 acted upon by a burner 1, the burner 1 being controlled via a gas valve 3. The primary heat exchanger 2 is connected on the outflow side to a changeover valve 4, to which a line 7 leading to a secondary heat exchanger 5 or its primary branch 6 and a flow line 9 leading to a heating system 8 are connected. A heating circulation pump 11 is arranged in the return line 10 leading from the heating system 8 to the primary heat exchanger 2. Furthermore, a bypass line 12 connecting the flow line to the return line 9, 10 is provided, in which 55 a bypass valve 13 is arranged.

Der Primärzweig 6 des Sekundärwärmetauschers 5 ist über eine Leitung 14 mit der Rücklaufleitung 10 verbunden, wobei die Leitung 14 zwischen der Heizungsanlage 8 und der Heizungsumwälzpumpe 11 in die Rücklaufleitung 10 einmündet und wobei zwischen dem Primärwärmetauscher 2 und dem Warmwasser- 2The primary branch 6 of the secondary heat exchanger 5 is connected via a line 14 to the return line 10, the line 14 between the heating system 8 and the heating circulating pump 11 opening into the return line 10 and between the primary heat exchanger 2 and the hot water 2

Claims (1)

AT 400 631 B Sekundärwärmetauscher 5 ein Heizwasser-Temperaturfühler 25 angeordnet ist. Der Sekundärzweig 15 des Sekundärwärmetauschers 5 ist über eine in den obersten Bereich eines Warmwasserschichtenspeichers 16 mündende Leitung 17, an der ein Temperaturfühler 18 angeordnet ist und eine vom untersten Bereich des Warmwasserspeichers 16 wegführende Leitung 19 mit dem Warmwasserspeicher 16 verbunden, der mit einer Schicht aus wärmedämmendem Material 26 beschichtet ist. in der Leitung 19 ist eine Umwälzpumpe 20 angeordnet, die in ihrer Drehzahl regelbar ist. Der Warmwasserspeicher 16 ist weiters mit einem bis in den untersten Bereich des Warmwasserspeichers 16 reichenden Kaltwasseranschluß 21 und einer vom obersten Bereich des Warmwasserspeichers 16 wegführenden Zapfleitung 22 versehen. Im Warmwasserspeicher 16 sind zwei Temperatursensoren 23 in unterschiedlichen Höhen angeordnet, die ebenso wie die Temperatursensoren 18 und 25 und ein Soll-Wertgeber 27 zur Einstellung der Soll-Temperatur des Warmwassers mit einer Drehzahl-Steuereinrichtung 24 verbunden ist, die ausgangsseitig an die Umwälzpumpe 20 angeschlossen ist. Die Umwälzpumpe 20 ist in ihrer Drehzahl regelbar, wobei die Regelung in der Weise erfolgt, daß die vom Temperatursensor 18 erfaßte Temperatur des den Sekundärzweig 15 des Sekundärwärmetauschers 5 verlassenden Wassers zumindest der eingestellten Soll-Temperatur des Warmwassers entspricht oder geringfügig höher ist. Die Freigabe der Umwälzpumpe 20 ist abhängig von einer vorgegebenen Mindesttemperatur des Temperatursensors 25. Durch den Abzug des Wassers aus dem untersten und damit kältesten Teil des Warmwasserspeichers 16 und den Zustrom des erwärmten Warmwassers im obersten Bereich des Warmwasserspeichers 16 ergibt sich eine ausgeprägte Schichtung der Temperatur im Warmwasserspeicher 16. Zu Beginn der Aufheizung des Warmwasserspeichers 16 wird die Umwälzpumpe 20 mit einer niedrigen Drehzahl betrieben, wobei der Sekundärwärmetauscher 5 im Gegenstrom betrieben wird, wodurch sich ein entsprechend großes Temperaturgefälle über den Sekundärwärmetauscher 5 ergibt. Dies führt auch zu einer entsprechend großen Temperaturdifferenz zwischen dem in den Primärwärmetauscher 2 einlaufenden und aus diesem abströmenden Wassers und somit einen hohen Wirkungsgrad des Warmwasserbereiters. Mit wachsender Temperaturangleichung erfolgt eine stufenlose oder stufige Erhöhung der Pumpendrehzahl. Die Freigabe der Umwälzpumpe 20 erfolgt dann, wenn der Temperatursensor 25 eine entsprechende Mindesttemperatur erfaßt hat. Patentansprüche 1. Warmwasserbereiter mit einem Warmwasserspeicher, der mit einem in dessen Bodenbereich reichenden Kaltwasseranschluß und einer Zapfleitung versehen ist und der über einen Sekundärwärmetauscher von einem Wärmeerzeuger aufheizbar ist, wobei der Sekundärwärmetauscher über Leitungen, in denen eine Umwälzpumpe angeordnet ist, mit dem Warmwasserspeicher verbunden ist und von denen eine Leitung vom Bodenbereich des Warmwasserspeichers wegführt und eine zweite vom Wärmetauscher wegführende Leitung in den obersten Bereich des Warmwasserspeichers mündet und die Steuereinrichtung mit mindestens einem im Warmwasserspeicher angeordneten Temperatursensor und einem in der in den obersten Bereich des Warmwasserspeichers mündenden Leitung angeordneten Temperatursensor verbunden ist und die Umwälzpumpe steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärwärmetauscher (5) primärseitig von einem von einem Brenner (1) beheizten Primärwärmetauscher (2) beschickt wird und der Sekundärwärmetauscher (5) im Gegenstrom betrieben wird, wobei die Umwälzpumpe (20) in ihrer Drehzahl in Abhängigkeit von der Temperatur des Wassers im Warmwasserspeicher (16) und einer vorgegebenen Soll-Temperatur des Warmwassers über eine Steuereinrichtung (24) regelbar ist, die mit wachsender Temperaturangleichung an den eingestellten Soll-Wert die Drehzahl der Umwälzpumpe (20) erhöht und daß die Steuereinrichtung (24) mit einem Temperatursensor (25), der im Primärkreis des Sekundärwärmetauschers (5) zwischen dem Primärwärmetauscher (2) und dem Einlaß des Sekundärwärmetauschers (5) angeordnet ist, sowie einem Soll-Wertgeber (27) eingangsseitig verbunden ist, ausgangsseitig das Gasventil (3) des Brenners (1) steuert. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 3AT 400 631 B secondary heat exchanger 5 a heating water temperature sensor 25 is arranged. The secondary branch 15 of the secondary heat exchanger 5 is connected via a line 17 opening into the uppermost area of a hot water layer store 16, on which a temperature sensor 18 is arranged, and a line 19 leading away from the lowest area of the hot water store 16 to the hot water store 16, which has a layer of insulating material Material 26 is coated. A circulation pump 20 is arranged in the line 19 and its speed can be regulated. The hot water tank 16 is further provided with a cold water connection 21 extending into the lowest area of the hot water tank 16 and a tap line 22 leading away from the uppermost area of the hot water tank 16. In the hot water tank 16, two temperature sensors 23 are arranged at different heights, which, like the temperature sensors 18 and 25 and a set value generator 27 for setting the set temperature of the hot water, are connected to a speed control device 24 which is connected on the output side to the circulation pump 20 is. The circulation pump 20 can be regulated in its speed, the regulation being carried out in such a way that the temperature of the water leaving the secondary branch 15 of the secondary heat exchanger 5 detected by the temperature sensor 18 corresponds at least to the set target temperature of the hot water or is slightly higher. The release of the circulation pump 20 is dependent on a predetermined minimum temperature of the temperature sensor 25. The water is drawn out of the lowest and thus coldest part of the hot water tank 16 and the inflow of the heated hot water in the uppermost region of the hot water tank 16 results in a pronounced stratification of the temperature in Hot water tank 16. At the beginning of the heating of the hot water tank 16, the circulation pump 20 is operated at a low speed, the secondary heat exchanger 5 being operated in countercurrent, which results in a correspondingly large temperature gradient across the secondary heat exchanger 5. This also leads to a correspondingly large temperature difference between the water entering and exiting primary heat exchanger 2 and thus a high efficiency of the water heater. As the temperature increases, the pump speed increases continuously or in stages. The circulation pump 20 is released when the temperature sensor 25 has detected a corresponding minimum temperature. 1. Water heater with a hot water tank, which is provided with a cold water connection in the bottom area and a tap line and which can be heated by a heat generator via a secondary heat exchanger, the secondary heat exchanger being connected to the hot water tank via lines in which a circulation pump is arranged and from which a line leads away from the bottom area of the hot water storage tank and a second line leading away from the heat exchanger opens into the uppermost area of the hot water storage tank and the control device is connected to at least one temperature sensor arranged in the hot water storage tank and to a temperature sensor arranged in the line opening into the uppermost area of the hot water storage tank and controls the circulation pump, characterized in that the secondary heat exchanger (5) is fed on the primary side by a primary heat exchanger (2) heated by a burner (1) d the secondary heat exchanger (5) is operated in countercurrent, the circulation pump (20) in its speed depending on the temperature of the water in the hot water tank (16) and a predetermined target temperature of the hot water via a control device (24) is controllable with increasing temperature adjustment to the set value, the speed of the circulation pump (20) increases and that the control device (24) with a temperature sensor (25), which is located in the primary circuit of the secondary heat exchanger (5) between the primary heat exchanger (2) and the inlet of the secondary heat exchanger (5) is arranged and a target value transmitter (27) is connected on the input side, controls the gas valve (3) of the burner (1) on the output side. With 1 sheet of drawings 3
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2228557A (en) * 1989-01-05 1990-08-29 Toshiba Kk Electric water warming system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2228557A (en) * 1989-01-05 1990-08-29 Toshiba Kk Electric water warming system

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