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PATENTANSPRÜCHE
1. Heisswasser-Anlage mit einer Mehrzahl von in Abströmrichtung mit einer gemeinsamen Warmwasserleitung (6) verbindbaren Heisswasser-Speichern, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicher (1, 2, 3, 4) über eine Ventilanordnung (7, 8, 9, 10; 11, 12, 13) mit der Warmwasserleitung verbindbar sind, und dass eine von der Wassertemperatur in den einzelnen Speichern abhängige Steuervorrichtung zur Steuerung der Ventilanordnung vorgesehen ist, um jeweils nur einen der Speicher mit der Warmwasserleitung (6) zu verbinden.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung aus Durchgangsventilen (7, 8, 9, 10) besteht, wobei jeder Speicher (1, 2, 3, 4) über ein Durchgangsventil mit der Warmwasserleitung (6) verbindbar ist.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung aus Dreiwegventilen (11, 12, 13) besteht, wobei mit Ausnahme des in Abströmrichtung ersten Speichers (1) jedem der nachfolgenden Speicher (2, 3, 4) ein Dreiwegventil zugeordnet ist, welches die Warmwasserleitung (6) entweder nur mit dem zugeordneten Speicher (2, 3 oder 4) oder nur mit dem in Abströmrichtung davor liegenden Dreiwegventil (11 oder 12) bzw. dem ersten Speicher (1) verbindet.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Dreiwegventil (11, 12, 13) durch die Temperatur im zugehörigen Speicher (2, 3, 4) steuerbar ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heisswasser-Anlage mit einer Mehrzahl von in Abströmrichtung mit einer gemeinsamen Warmwasserleitung verbindbaren Heisswasser-Speichern.
Für Mehrfamilienhäuser, Wohnungskomplexe, Institutionen etc. werden gewöhnlich grosse Heisswasser-Speicher benötigt, die 1 000 bis 10 000 Liter Wasser oder mehr enthalten können. Diese Speicher haben eine begrenzte Lebensdauer, und wenn sie ausgewechselt werden sollen, können sie wegen ihrer Grösse sehr selten in einem Stück in das Haus hineingebracht werden. Sie müssen deshalb an Ort und Stelle im Haus aufgebaut werden, was Zeit beansprucht und ziemlich teuer ist. Man hat deshalb vorgeschlagen, mehrere Speicher zusammenzufügen, wobei jeder Speicher nicht breiter ist, als dass er durch eine 60 cm weite Türöffnung eingebracht werden kann. Solche Systeme haben aber in der Praxis keine Verwendung gefunden, weil es schwierig gewesen ist, eine Art von Kuppelung zu erhalten, die von den Behörden gutgeheissen wird, und die zudem eine wirkungsvolle Ausnutzung jedes Speichers ergibt.
Bei in Reihe geschalteten Speichern wird der Strömungswiderstand grösser, wodurch die maximale Abzapfgeschwindigkeit geringer wird, je mehr Speicher in Reihe geschaltet werden. Ferner ist der Temperaturunterschied über einen Speicher umgekehrt proportional zur Abzapfgeschwindigkeit, was dazu führt, dass sich die Aufheizung jedes Speichers mit dem Abzapfen ändert.
Bei parallel geschalteten Speichern ist es schwierig, den gleichen Strömungswiderstand durch die einzelnen parallel geschalteten Zweige der Anlage zu erhalten. Es ist deshalb zu befürchten, dass ein einziger Wasserspeicher die gesamte Zufuhr beherrschen wird, ohne dass die anderen Speicher genügend beansprucht werden. D.h., dass der den niedrigsten Widerstand aufweisende Wasserspeicher die grösste Wassermenge liefert. Weil das Wasser aus diesem Speicher am schnellsten abgezapft wird, entsteht die Situation, dass ein kalter Wasserspeicher die Temperatur des aus der Anlage abströmenden Wassers stark beein flusst. Ferner werden die Wasserspeicher ungefähr gleichzeitig auf das Abzapfen ansprechen und ihre Heizkörper einschalten, wodurch eine unerwünscht hohe Spitzenbelastung des elektrischen Leitungsnetzes verursacht wird.
Mit der vorliegenden Erfindung wird deshalb bezweckt, eine Heisswasser-Anlage für die Verbindung von Wasserspeichern anzugeben, bei der sämtliche Speicher bestmöglichst ausgenutzt werden.
Die Erfindung ist durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet.
Durch die Anordnung der Ventile in der Warmwasserleitung wird es möglich, den Wasserstrom durch die Anlage derart zu steuern, dass die Anlage maximal ausgenutzt werden kann.
Die Steuerung der Ventile kann elektronisch gemäss einem vorgegebenen Programm erfolgen. In einer besonders einfachen Ausführung sind aber die Ventile durch die Temperatur im zugehörigen Speicher steuerbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Hinweis auf die Zeichnung näher beschrieben werden, in welcher das Prinzip einer Verbindung von mehreren Speichern schematisch veranschaulicht ist.
Es zeigen:
Fig. 1 vier parallel geschaltete Speicher mit je einem Ventil zwischen dem Speicher und einer gemeinsamen Warmwasserleitung,
Fig. 2 eine alternative Ausführung, bei der die Ventile als Dreiwegventile ausgebildet sind und
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines Dreiwegventils.
In der Fig. 1 sind vier Heisswasser-Speicher bzw. Boiler 1, 2, 3 und 4 dargestellt, deren Einlaufstutzen für Kaltwasser alle an eine gemeinsame Kaltwasserleitung 5 angeschlossen sind. Die Heisswasserspeicher dienen zur Erzeugung von warmem Brauchwasser, welches an den jeweiligen Zapfstellen zur Verfügung steht. Die Warmwasserauslässe der Speicher sind an eine gemeinsame Warmwasserleitung 6 angeschlossen. Zwischen den Speichern 1 bis 4 und der Warmwasserleitung 6 ist je ein Ventil 7, 8,9 bzw. 10 angeordnet, wobei diese Ventile von einer zentralen Steuereinheit gemäss einem durch die jeweils vorliegende Temperatur in den einzelnen Speichern festgelegten Programm gesteuert werden.
Die zentrale Steuereinheit kann einen Mikroprozessor aufweisen, wodurch das Programm für den Betrieb der Anlage leicht geändert werden kann und auch Möglichkeiten vorhanden sind, um den jeweiligen Zustand der Anlage durch Messvorrichtungen zu überwachen.
Die Steuereinheit kann zum Beispiel wie folgt funktionieren:
Beim Einschalten des Stromes wird die Anlage in Betrieb gesetzt. Mit Ausnahme des Ventils 7 werden zuerst alle Ventile geschlossen. Sodann wird eine Warteschlaufe aktiviert, die in Intervallen von einer Minute die Temperatur in den verschiedenen Heisswasserspeichern ermittelt, bis bei einem dieser Speicher eine festgelegte hohe Temperaturgrenze überschritten wurde. Nun wird die Hauptschlaufe in Betrieb gesetzt. In Intervallen von einer Minute werden die Temperaturen aller Wasserspeicher abgetastet. Falls die Temperatur des mit der Warmwasserleitung verbundenen Wasserspeichers unter eine festgelegte Grenze gesunken ist, wird untersucht, ob die Temperatur eines oder mehrerer der anderen Wasserspeicher über der hohen Temperaturgrenze liegen. Ist das nicht der Fall, erfolgt keine Änderung des Betriebszustandes.
Falls aber mindestens ein Speicher eine über der hohen Temperaturgrenze liegende Temperatur aufweist, wird derjenige Speicher durch Öffnen des zugeordneten Ventils mit der Warmwasserleitung verbunden, welcher die höchste Temperatur aufweist. Das Ventil des bis dahin sich in Betrieb befindlichen Speichers wird sodann geschlossen.
Falls nun die Temperatur des mit der Warmwasserleitung 6 verbundenen Speichers unter eine Minimaltemperatur absinkt, ohne dass die Temperatur eines der anderen Speicher die hohe Temperaturgrenze überschritten hat, wird der die höchste Temperatur aufweisende Speicher mit der Warmwasserleitung 6 verbunden.
Während der Intervalle zwischen den in Minutenabständen
erfolgenden Abtastspiele hat der Mikroprozessor Zeit, eine Reihe anderer Funktionen auszuführen. Er kann Temperaturdaten auf Zuverlässigkeit kontrollieren und gegebenenfalls feststellen, ob ein Temperaturfühler fehlerhaft ist. Er kann die Zeit vom Überschreiten der Minimalgrenze bis zum Überschreiten der hohen Temperaturgrenze kontrollieren. Ist diese Zeit zu lang, ist entweder die Heizung des betreffenden Wasserspeichers ausgeschaltet oder sein Heizkörper hat versagt. Ferner muss festgestellt werden, wenn der Prüfknopf gedrückt wurde, um eine Anzeige der Betriebszustände der verschiedenen Wasserspeicher einzuleiten. Durch Hinzufügen weiterer Komponenten kann der Mikroprozessor den Leistungsverbrauch der verschiedenen Heizkörper messen und auf Fehler kontrollieren.
Die Steuerungsaufgabe lässt sich in einfacher Weise lösen, wenn die Ventile als Dreiwegventile ausgebildet und jeweils an den Übergangsstellen zwischen der gemeinsamen Warmwasserleitung 6 und den Auslässen jedes der Speicher angeordnet sind.
Eine solche Lösung ist in Fig. 2 dargestellt, bei der jedes der Dreiwegventile 11, 12 und 13 derart angeordnet ist, dass es entweder den zugeordneten Heisswasserspeicher mit der Warmwasserleitung 6 verbindet und die Verbindung zwischen der Warmwasserleitung 6 und den davor liegenden Speichern (in der Strömungsrichtung der Warmwasserleitung 6 gesehen) schliesst oder die Verbindung zwischen dem Speicher und der Warmwasserleitung 6 schliesst und eine Verbindung von der Warmwasserleitung 6 zu den davor liegenden Speichern öffnet.
In der Fig. 3 ist ein solches Dreiwegventil 13 schematisch im Schnitt in einer Lage dargestellt, in der es die Verbindung zwischen dem Heisswasserspeicher 4 und der Warmwasserleitung 6 schliesst, jedoch eine Verbindung der davor liegenden Speicher 1, 2 und 3 mit der Warmwasserleitung 6 ermöglicht. Jedes der Ventile 11, 12 und 13 kann durch die Temperatur im zugehörigen Speicher 2, 3 und 4 gesteuert sein.
Die Technik für die Ausnutzung der Anlage mit einer solchen einfachen Steuerung ist die, dass der letzte von den eine hinreichend hohe Temperatur aufweisenden Speichern den einzigen für das Abzapfen von Warmwasser wirksamen Speicher darstellt. Wenn die Temperatur im Speicher 4 hinreichend hoch ist, wird somit die Verbindung zwischen dem Speicher 4 und der Warmwasserleitung 6 durch das Ventil 13 hergestellt, wobei dieses Ventil gleichzeitig sämtliche davor liegenden Speicher 1, 2 und 3 von der Warmwasserleitung 6 trennt, ungeachtet der Stellung der beiden Ventile 11 und 12. Wenn die Temperatur im Speicher 4 unter eine bestimmte Grenze absinkt, wird das Ventil 13 die Verbindung zwischen dem Speicher 4 und der Warmwasserleitung 6 schliessen, jedoch die Verbindung zwischen der Warmwasserleitung 6 und den davor liegenden Speichern öffnen.
Das Warmwasser wird in diesem Fall vom Speicher 3 bezogen. In ähnlicher Weise wird auf den Speicher 2 bzw.
den Speicher 1 umgeschaltet, wenn die Temperatur im Speicher 3 so tief abgesunken ist, dass das Ventil 12 den Auslass dieses Speichers schliesst.
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PATENT CLAIMS
1. hot water system with a plurality of hot water stores which can be connected in the outflow direction with a common hot water line (6), characterized in that the stores (1, 2, 3, 4) via a valve arrangement (7, 8, 9, 10; 11, 12, 13) can be connected to the hot water line, and that a control device, which is dependent on the water temperature in the individual stores, is provided for controlling the valve arrangement in order to connect only one of the stores to the hot water line (6).
2. Installation according to claim 1, characterized in that the valve arrangement consists of two-way valves (7, 8, 9, 10), each store (1, 2, 3, 4) being connectable to the hot water line (6) via a two-way valve.
3. Plant according to claim 1, characterized in that the valve arrangement consists of three-way valves (11, 12, 13), with the exception of the first store in the outflow direction (1), each of the subsequent stores (2, 3, 4) is assigned a three-way valve which connects the hot water pipe (6) either only to the associated storage tank (2, 3 or 4) or only to the three-way valve (11 or 12) in front of it in the outflow direction or to the first storage tank (1).
4. Plant according to claim 3, characterized in that each three-way valve (11, 12, 13) is controllable by the temperature in the associated memory (2, 3, 4).
The present invention relates to a hot water system with a plurality of hot water tanks that can be connected in the outflow direction with a common hot water line.
For multi-family houses, apartment complexes, institutions, etc., large hot water tanks are usually required, which can contain 1,000 to 10,000 liters of water or more. These storage tanks have a limited lifespan and if they are to be replaced, they can very rarely be brought into the house in one piece due to their size. They must therefore be set up on the spot in the house, which takes time and is quite expensive. It has therefore been proposed to combine several stores, each store being no wider than it can be introduced through a 60 cm wide door opening. However, such systems have not been used in practice because it has been difficult to obtain a type of coupling which is approved by the authorities and which moreover makes effective use of every storage.
With storage tanks connected in series, the flow resistance increases, which means that the maximum tap speed decreases the more storage tanks are connected in series. Furthermore, the temperature difference across a store is inversely proportional to the tap speed, which results in the heating of each store changing with the tap.
With tanks connected in parallel, it is difficult to obtain the same flow resistance through the individual branches of the system connected in parallel. It is therefore to be feared that a single water reservoir will control the entire supply without the other reservoirs being used sufficiently. This means that the water reservoir with the lowest resistance provides the greatest amount of water. Because the water is drained the fastest from this store, the situation arises that a cold water store has a strong influence on the temperature of the water flowing out of the system. Furthermore, the water reservoirs will respond to tapping at about the same time and turn on their radiators, thereby causing an undesirably high peak load on the electrical supply network.
The present invention therefore aims to provide a hot water system for the connection of water storage tanks, in which all storage tanks are used in the best possible way.
The invention is characterized by the features specified in the characterizing part of claim 1.
The arrangement of the valves in the hot water pipe makes it possible to control the water flow through the system in such a way that the system can be used to the maximum.
The valves can be controlled electronically according to a specified program. In a particularly simple embodiment, however, the valves can be controlled by the temperature in the associated memory.
Embodiments of the invention will be described in more detail below with reference to the drawing, in which the principle of a connection of several memories is illustrated schematically.
Show it:
1 four storage tanks connected in parallel, each with a valve between the storage tank and a common hot water pipe,
Fig. 2 shows an alternative embodiment in which the valves are designed as three-way valves and
Fig. 3 is a schematic sectional view of a three-way valve.
1 shows four hot water storage tanks or boilers 1, 2, 3 and 4, the inlet connections for cold water of which are all connected to a common cold water line 5. The hot water storage tanks are used to generate hot domestic water, which is available at the respective tapping points. The hot water outlets of the storage are connected to a common hot water line 6. A valve 7, 8, 9 or 10 is arranged between each of the stores 1 to 4 and the hot water line 6, these valves being controlled by a central control unit in accordance with a program defined by the respective temperature in the individual stores.
The central control unit can have a microprocessor, as a result of which the program for operating the system can be changed easily and there are also possibilities for monitoring the respective state of the system by means of measuring devices.
The control unit can function as follows, for example:
The system is put into operation when the power is switched on. With the exception of valve 7, all valves are closed first. A waiting loop is then activated, which determines the temperature in the various hot water storage tanks at intervals of one minute until one of these storage tanks has exceeded a predetermined high temperature limit. Now the main loop is put into operation. The temperatures of all water reservoirs are sampled at intervals of one minute. If the temperature of the water tank connected to the hot water pipe has dropped below a specified limit, it is examined whether the temperature of one or more of the other water tanks is above the high temperature limit. If this is not the case, the operating status is not changed.
However, if at least one storage tank has a temperature above the high temperature limit, the storage tank which has the highest temperature is connected to the hot water pipe by opening the associated valve. The valve of the store that was in operation until then is then closed.
If the temperature of the store connected to the hot water line 6 now drops below a minimum temperature without the temperature of one of the other stores exceeding the high temperature limit, the store having the highest temperature is connected to the hot water line 6.
During the intervals between those in minute intervals
sampling games, the microprocessor has time to perform a number of other functions. He can check temperature data for reliability and, if necessary, determine whether a temperature sensor is faulty. He can control the time from exceeding the minimum limit to exceeding the high temperature limit. If this time is too long, either the heating of the water tank concerned is switched off or its radiator has failed. It must also be determined when the test button has been pressed in order to initiate a display of the operating states of the various water tanks. By adding additional components, the microprocessor can measure the power consumption of the various radiators and check for errors.
The control task can be solved in a simple manner if the valves are designed as three-way valves and are each arranged at the transition points between the common hot water line 6 and the outlets of each of the stores.
Such a solution is shown in Fig. 2, in which each of the three-way valves 11, 12 and 13 is arranged such that it either connects the associated hot water tank to the hot water pipe 6 and the connection between the hot water pipe 6 and the storage tanks in front (in the Direction of flow of the hot water line 6) closes or closes the connection between the store and the hot water line 6 and opens a connection from the hot water line 6 to the stores in front of it.
3, such a three-way valve 13 is shown schematically in section in a position in which it closes the connection between the hot water tank 4 and the hot water line 6, but enables a connection of the previous tanks 1, 2 and 3 to the hot water line 6 . Each of the valves 11, 12 and 13 can be controlled by the temperature in the associated memory 2, 3 and 4.
The technology for utilizing the system with such a simple control is that the last of the storage tanks, which have a sufficiently high temperature, is the only one that is effective for the drawing off of hot water. If the temperature in the store 4 is sufficiently high, the connection between the store 4 and the hot water line 6 is thus established by the valve 13, this valve simultaneously separating all the stores 1, 2 and 3 in front of it from the hot water line 6, regardless of the position of the two valves 11 and 12. If the temperature in the storage tank 4 drops below a certain limit, the valve 13 will close the connection between the storage tank 4 and the hot water pipe 6, but will open the connection between the hot water pipe 6 and the storage tanks in front of it.
In this case, the hot water is obtained from storage tank 3. Similarly, memory 2 or
the memory 1 switched when the temperature in the memory 3 has dropped so low that the valve 12 closes the outlet of this memory.