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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung von Warmwasser in Objekten mit zentraler Wärmeversorgung mit einem Wärmetauscher, der über eine Vorlaufleitung mit Heizungswasser aus einer Heizzentrale beaufschlagt und durchströmt wird, im abgekühlten Zustand den Wärmetauscher wieder verlässt und über eine Rücklaufleitung in die Heizzentrale zurückfliesst.
Bisher waren zur Bereitstellung von warmen Brauchwasser mehrere Verfahren in Anwendung. So sind neben gasbefeuerten oder elektrisch betriebenen Durchlauferhitzern auch Warmwasserspeicher, die sowohl über eine Warmwasserzentralheizung, als auch mit elektrischer Energie betrieben werden können, bekannt.
Beide Ausführungsformen, sowohl Durchlauferhitzer als auch Warmwasserspeicher, haben ihre Vor- und Nachteile. Während Durchlauferhitzer kleine aufzuwärmende Massen und auch einen geringen Wasserinhalt aufweisen, erfordern sie aber eine hohe Bereitstellungsleistung an Gas oder Strom, um ausreichend Warmwasser mit entsprechend hoher Temperatur bereitzustellen. Warmwasserspeicher hingegen erfordern wohl geringere Anschlussleistungen für die Wassererwärmung, doch muss diese Leistung dann über einen entsprechend längeren Zeitraum zur Verfügung gestellt werden. Dies gilt im besonderen für Warmwasserspeicher die mit Nachtstrom betrieben werden.
Nachteilig für diese Art der Warmwasserbereitung istbesonders beim Betrieb von Warmwasserspeichern mit grösserer Warmwasserentnahme - der Umstand, dass Im Regelfalle höhere Warmwassertemperaturen erforderlich sind. um den Warmwasserbedarf zu decken.
Hohe Wassertemperaturen, im besonderen bei harten Wässern, führen aber zur Ausfällung von Härtebildnern im Speicher, die oft Ursache von Störungen und Schäden sind. Aber auch der grosse Platzbedarf ist in vielen Fällen nachteilig, ebenso der Umstand, dass auch bei Nichtentnahme von Warmwasser durch die grossen Oberflächen, auch bei guter Wärmeolierung, beachtliche Auskühlverluste in Kauf genommen werden müssen.
Es sind aber auch Anlagen zur Bereitung von Warmwasser bekannt geworden, die im Durchlaufsystem arbeiten und die Warmwasseraustrittstemperatur über einem im Wärmetauscher eingebauten Temperaturfühler und ein von diesem angesteuerten Regelventil konstant halten. Ein Sicherheitstermostat, der auf das Regelventil wirkt, verhindert ein unzulässig hohes Ansteigen der Warmwassertemperatur. Die andauernde Warmhaltung des Wärmetauschers erfolgt über den Im Wärmetauscher eingebauten Fühler mit dem dazugehörigen Regelventil.
Der Nachteil einer solchen Anlage besteht im wesentlichen darin, dass hohe Bereitstellungsveriuste durch die ständige Temperaturhaltung auf hohem Niveau im Wärmetauscher erforderlich sind.
Es sind aber auch Einrichtungen und Verfahren zur Erzeugung von warmen Brauchwasser bekannt geworden, die das Zu- und Abschalten des Heizungskreislaufes in Abhängigkeit von der Warmwasserentnahme bewerkstelligen. Der Nachteil dieser Konstruktion besteht im wesentlichen darin, dass im Bedarfsfalle erst einmal die Masse des Wärmetauschers aufgewärmt werden muss, bevor warmes Brauchwasser an der Zapfstelle zur Verfügung steht. Es fliessen daher oft beachtliche Mengen an Kaltwasser nutzlos ab, bevor Warmwasser zur Verfügung steht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Erzeugung von Warmwasser zu schaffen, die im Durchlaufsystem bei möglichst konstanter Warmwasseraustrittstemperatur auch niedrige Stillstandsverluste aufweist.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Wärmetauscher über die Vorlaufleitung mit Heizungswasser aus der Heizzentrale beaufschlagt wird und über ein thermostatisches Regelventil, das von einem Temperaturfühler, der am Austritt des warmen Brauchwassers des Wärmetauschers eingebaut ist und über ein zweites thermostatisches Regelventil, das von einem Temperaturfühler, der beim Eintritt des kalten Brauchwassers im Wärmetauscher angeordnet ist, gesteuert wird, während andererseits kaltes Brauchwasser über die Kaltwasserzuleitung in den Wärmetauscher eintritt, dort bis zu einer maximalen Temperatur, wie sie den am thermostatischen Regelventil eingestellten Wert entspricht erwärmt, über die warmwasserführende Rohrleitung aus dem Wärmetauscher abgeleitet und einer oder mehreren Zapfstelle zugeführt wird.
Mit geringstem Energieaufwand wird über zwei thermostatische Regelventile die ständige Warmhaltung des Wärmetauschers bewerkstelligt, sodass warmes Brauchwasser sofort zur Verfügung steht, auch wenn nur kurzfristig kleine Mengen gezapft werden. Eines der beiden thermostatischen Regelventile dient dabei zur Begrenzung der Warmwassertemperatur und sorgt dafür, dass diese in einem Bereich gehalten wird, die das Ausfallen von Mineralien im Wärmetauscher weitgehend verhindert und dadurch auch die Betriebssicherheit erhöht. Das zweite Regelventil hält während der Bereitstellungszeit den Wärmetauscher auf ein leicht abgesenktes Temperaturniveau im warmen Zustand und vermindert damit den Energieaufwand für die Warmhaltung.
Die Erfindung wird an Hand von zwei Zeichnungen näher erläutert, die beispielhaft eine erfindungsgemässe Einrichtung zeigen.
Nachgehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen eingehend beschrieben.
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Die Fig. 1 zeigt das Schema einer erfindungsgemässen Vorrichtung für eine Anlage zur zentralen Wärmeversorgung, die Fig. 2 entspricht im wesentlichen der Fig. 1, jedoch für weiter verzweigte Anlagen.
Ein Wärmetauscher (1) ist auf der Heizungsseite über eine Vorlaufleitung (3) und eine Rücklaufleitung (10) mit der Heizzentrale (2) verbunden. In die Vorlaufleitung (3) Ist ein thermostatisch gesteuertes Regelventil (4) eingebaut, das über die Verbindungsieitung (6), mit dem am Warmwasseraustritt des Wärmetauschers (1) eingebauten Temperaturfühler (5), in Wirkverbindung steht.
Ein weiteres, thermostatisch gesteuertes Regelventil (7) ist ebenfalls in die Vorlaufleitung (3) eingebaut, das über die Verbindungsleitung (9) mit dem im Wärmetauscher (1) unmittelbar am Anschluss der Kaltwasserleitung (12) eingebauten Temperaturfühler (8) in Wirkverbindung steht. Wird nun an einer Zapfstelle (14) warmes Brauchwasser entnommen, strömt über die Kaltwasserleitung (12) Brauchwasser in den Wärmetauscher (1) ein, wird dort erwärmt und fliesst als warmes Brauchwasser über die Rohrleitung (13) zur Zapfstelle (14).
Steigt die Wassertemperatur über den im thermostatischen Regelventil (4) eingestellten Sollwert an, was bei höheren Betriebstemperaturen in der Heizzentrale (2) der Fall sein kann, drosselt das vom Temperaturfühler (5) gesteuerte Regelventil (4) den Heizungswasserzulauf über die Vorlaufleitung (3) solange, bis der maximal zulässige, am thermostatischen Regelventil (4), eingestellte Temperatursollwert für das warme Brauchwasser erreicht ist.
Das thermostatische Regelventil (7), dessen Sollwert niedriger eingestellt ist, als der des Regelventiles (4), gibt über den Temperaturfühler (8), der vom einströmenden kalten Brauchwasser umspült ist, den Zulauf von Heizungswasser aus der Heizzentrale (2) zum Wärmetauscher (1) frei.
Erst wenn die Temperatur des warmen Brauchwassers im Wärmetauscher (1) einen Wert erreicht hat. der unter dem eingestellten Sollwert des thermostatischen Regelventiles (4) liegt, öffnet auch dieses Ventil und das Heizungswasser kann aus der Heizzentrale (2) über die Vorlaufleitung (3), gefördert durch die Umwälzpumpe (11), in den Wärmetauscher (1) einströmen, das kalte Brauchwasser aufwärmen und über die Rohrleitung (13) den Zapfstelle (14) zuführen. Das im Wärmetauscher (1) abgekühlte Heizungswasser fliesst dann über die Rücklaufleitung (10) in die Heizzentrale (2) zurück.
Wird die Entnahme von warmen Brauchwasser beendet, bleibt der Zufluss von Heizungswasser aus der Heizzentrate (2) über die Vorlaufleitung (3) zum Wärmetauscher (1) solange aufrecht, bis entweder der eingestellte Sollwert im Regelventil (4) oder der im Regelventil (7) erreicht ist. Mit dem darauffolgenden Schliessen eines der beiden thermostatischen Regelventile (4) oder (7) wird der Zulauf von Heizungswasser aus der Heizzentrale (2) zum Wärmetauscher (1) unterbrochen.
Wenn die Tempertur im Wärmetauscher (1) in Folge natürlicher Wärmeverluste auch ohne Warmwasserentnahme soweit absinkt, dass bei den thermostatischen Regelventilen (4) und (7) die entsprechend eingestellten Sollwerte unterschritten sind. wird über die Umwälzpumpe (11) Heizungswasser so lange von der Heizzentrale (2) in den Wärmetauscher (1) gefördert, bis eines der beiden thermostatischen Regelventile (4) oder (7) schliesst. Auf diese Weise wird der Wärmetauscher (1) ständig auf einem etwas abgesenkten Temperaturnivea gehalten, sodass warmes Brauchwasser im Bedarfsfalle sofort zur Verfügung steht.
Ist die Heizungswassertemperatur aus der Heizzentrale (2) niedriger, als der am thermostatischen Regelventil (4) eingestellte Sollwert - z. B. im Sommerbetrieb bei Fernwärme-Versorgungsanlagen - so verbleibt dieses im geöffneten Zustand und das thermostatische Regelventil (7) übernimmt allein die bedarfsabhängige Zu- und Abschaltung der Bereitung von warmen Brauchwasser im Wärmetauscher (1), ebenso die Warmhaltung des letzteren, wenn keine Entnahme von warmen Brauchwasser aus der Zapfstelle (14) erfolgt.
Gemäss Fig. 2 ist bei Anlagen mit mehreren Zapfstelle (14) für warmes Brauchwasser und/oder bei Anlagen mit einem ausgedehnten Warmwasserrohrnetz, der Einbau einer Warmwasser-Zirkulationspumpe (15) erforderlich, die beispielhaft über einen Thermostat (16) dessen Sollwert niedriger eingestellt ist als der Sollwert der thermostatischen Regelventile (4) und (7), zu- oder abgeschaltet wird. Das mit warmen Brauchwasser beaufschlagte Netz wird bis zu den Zapfstellen (14) warmgehalten, wenn das abgekühlte Brauchwasser durch die Warmwasser-Zirkulationspumpe (15), vom Thermostat (16) angesteuert, über die Rohrleitung (17) in den Wärmetauscher (1) gefördert wird und über die Temperaturfühler (8) und (5) die thermostatischen Regelventile (7) und (4) geöffnet werden.
Ist der am Thermostat (16) eingestellte Sollwert erreicht, schaltet die Warmwasser-Zirkulationspumpe (15) wieder ab.
An Stelle der beiden thermostatischen Regelventile (4) und (7) kann auch ein dem derzeitigen Stand der Technik entsprechendes Regelventil eingesetz werden, auf das sowohl die Temperaturfühler (5) als auch (8) einwirken.