CH681483A5

CH681483A5 -

Info

Publication number: CH681483A5
Application number: CH2771/90A
Authority: CH
Inventors: Christoph Prochaska
Original assignee: Austria Email Eht Ag
Priority date: 1989-09-14
Filing date: 1990-08-27
Publication date: 1993-03-31
Also published as: AT400080B; ATA214389A; DE4027965A1

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer aus einem beliebig beheizbaren Pufferspeicher, einem externen Wärmetauscher sowie einer Umwälzpumpe bestehenden Warmwasserberei-tungsanlage.

Zur Erzeugung von Warmwasser ist bei einem System wie dem einleitend beschriebenen vorgesehen, das gewünschte Warmwasser durch Erwärmen einer während der Warmwasserentnahme zulaufenden Kaltwassermenge auf eine bestimmte Temperatur zu bringen. Dazu wird das kalte Wasser durch den Wärmetauscher geführt, der wiederum vom Wasser des Pufferspeichers, beispielsweise einer Heizungsanlage, durchströmt wird. Die Umwälzung des Wassers im Pufferspeicher wird von besagter Umwälzpumpe bewirkt; die Beheizung des Pufferspeichers kann durch beliebige Energieform, beispielsweise Elektro- oder Zentralheizung oder auch Solarzellen, erfolgen.

Um eine einwandfreie Funktion des Systems zu gewährleisten, sind bei den bisherigen Anlagen relativ komplizierte Anordnungen von Temperaturfühlern, Strömungswächtern, Strömungsdruckschaltern etc. vorgesehen. Je mehr Elemente vorhanden sind, desto aufwendiger wird die Herstellung, was sich auch auf den Preis auswirkt, und auch die Fehleranfälligkeit steigt.

Wird ein Strömungswächter zur Ansteuerung der Umwälzpumpe verwendet, so ergibt sich der Nachteil, dass dieser bei geringen Brauchwasser-Zapfmengen nicht anspricht.

Bei Druckschaltersteuerung ist im Falle geringer Brauchwasser-Zapfmengen oder langer Warmwasserleitungen der Druckabfall zu gering, um ein ordnungsgemässes Ansteuern der Umwälzpumpe zu gewährleisten.

Die Steuerung der Umwälzpumpe kann schliesslich auch durch eine elektronische Durch-flussmengenmesseinrichtung erfolgen, die bei Erreichen einer bestimmten Mindest-Zapfmenge die Umwälzpumpe einschaltet. Der Nachteil dieser Steuermöglichkeit ist in den hohen Kosten begründet, so dass diese Variante für eine einfache und preisgünstige Anlage ebenfalls nicht in Frage kommt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zu finden, welches einen einfachen Aufbau des Steuersystems ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsge-mäss vorgesehen, dass die Temperatur am Kaltwassereingang des Wärmetauschers überwacht und bei Unterschreiten einer vorbestimmten Grenztemperatur das Wasser des Pufferspeichers über den Wärmetauscher umgewälzt wird.

Durch das Messen lediglich einer Temperatur, nämlich derjenigen des zulaufenden Kaltwassers am Einlauf des Wärmetauschers, und davon abhängiger Ansteuerung der Umwälzpumpe, ist es möglich, die Warmwasseranlage mittels nur eines Temperaturmessfühlers, etwa eines Thermostats, zu steuern.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert werden, welche in schematischer Darstellung eine Anlage zur Bereitstellung von Warmwasser nach einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemässen Verfahrens zeigt.

Die genaue Wirkungsweise soll anhand eines Betriebsfalles erklärt werden:

Das Wasser im Pufferspeicher 1 einer Heizanlage - die Menge liegt üblicherweise bei 500 bis 1000 Liter - ist durch beliebige Heizeinrichtungen auf eine vorbestimmte Temperatur Thv erwärmt. Dazu kann z.B. eine Elektroheizung, eine Zentralheizung oder auch eine Solaranlage verwendet werden. Der Pufferspeicher 1 und damit auch der Wärmetauscher 4, der vorzugsweise als Plattenwärmetauscher ausgeführt ist, steht üblicherweise in einem Kesselhaus oder Kellerraum etc., der eine Umgebungstemperatur Tr höher als die Kaltwassertemperatur besitzt. Der Pufferspeicher wird mit einer Temperatur Thv entsprechend der erforderlichen Heizungsvorlauftemperatur, z.B. einer Zentralheizungsanlage, geladen. Die Kaltwassertemperatur Tkw liegt unterhalb der Umgebungstemperatur Tr des Aufstellungsortes des Pufferspeichers.

Sobald nun vom Verbraucher aus dem Warmwasserablauf 3 Warmwasser gezapft wird, fliesst über den Kaltwasserzulauf 2 Wasser mit einer Temperatur Tkw. üblicherweise zwischen 10° und 12°C, zu. Dadurch wird ein Temperaturmessfühler 6, vorzugsweise ein Thermostat, der im Einlaufbereich des Wärmetauschers 4 angeordnet ist, unter eine vorbestimmte Grenztemperatur Ti abgekühlt und daraufhin die Umwälzpumpe 5 eingeschaltet. Nun wird der vorgewärmte Inhalt des Pufferspeichers 1 sukzessive über den Wärmetauscher 4 umgewälzt und damit das durch den letzteren hindurchfliessen-de Kaltwasser von der Temperatur Tkw im wesentlichen bis auf die Temperatur Thv, die meist im Bereich oberhalb von etwa 45°C liegt, erwärmt. Allenfalls kann nach dem Wärmetauscher 4 unter Verwendung einer Mischbatterie kaltes Wasser zur Einstellung einer bestimmten, unter Thv liegenden Temperatur beigemischt werden.

Wenn die Warmwasserentnahme beendet wird, läuft die Umwälzpumpe vorerst weiter und das nun nicht mehr fliessende Wasser im Wärmetauscher 4, im Kaltwasserzulauf 2 und im Messbereich des Fühlers 6 wird durch die weiter stattfindende Wärmeübertragung über die Grenztemperatur Ti erwärmt, worauf die Umwälzpumpe wieder stillgelegt wird. Beim nächsten Bedarf an Warmwasser wiederholt sich der eben beschriebene Vorgang. Die besagte Grenztemperatur muss sich in einem Bereich befinden, dessen untere Grenze etwas oberhalb der Kaltwassertemperatur Tkw liegt. Die obere Grenze muss in jedem Fall unterhalb der Temperatur Thv des Wassers im Pufferspeicher liegen, da sonst die Umwälzpumpe 5 dauernd in Betrieb wäre. Weil aber schon bei geringfügiger Temperaturabsenkung des Wassers im Wärmetauscher unter die Temperatur Thv des Pufferspeicherwassers, die wegen der externen Anordnung des Wärmetauschers 4 und der Temperaturdifferenz zwischen Thv und Tr zwangs5

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läufig erfolgt, würde die Umwälzpumpe 5 periodisch ein- und ausgeschaltet, um das Wasser im Wärmetauscher auch ohne Warmwasserzapfung immer auf der Grenztemperatur Ti und in diesem Fall knapp unterhalb der Temperatur Thv zu halten. Da dies zwar erhöhten Komfort bietet, aufgrund erhöhten Bedarfs an Heizenergie (Nachladen des Pufferspeichers 1), vor allem aber an elektrischer Energie für die Pumpe 5, unwirtschaftlich ist, wird die obere Grenze der Grenztemperatur Ti vorzugsweise unterhalb der Umgebungstemperatur Tr des Aufstellungsraumes der Anlage, im besonderen der des Wärmetauschers 4, liegen. Solange nun kein Warmwasser gezapft wird, bleibt die Temperatur im Messbereich des Fühlers 6 über der Temperatur des Kaltwassers bzw. der Grenztemperatur Ti, vorzugsweise im Bereich der Umgebungstemperatur Tr, womit sichergestellt ist, dass - solange keine weitere Warmwasserentnahme erfolgt - die Grenztemperatur T nicht unterschritten und die Pumpe 5 nicht angesteuert wird.

Das Steuersystem funktioniert mit nur einem Temperaturfühler 6, der nur von der Kaltwassertemperatur bzw. der Temperatur des Wassers am Einlauf des Wärmetauschers 4 gesteuert wird. Es besteht keine Notwendigkeit für Strömungswächter oder Strömungsdruckschalter oder ähnliche Steuerelemente.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungs-gemässen Verfahrens sieht vor, die Maximaltemperatur des im Pufferspeicher befindlichen Wassers zu messen und bei Unterschreiten einer vorbestimmten Minimaltemperatur T2 ein Ingangsetzen der Umwälzpumpe 5 zu verhindern. Dazu ist ein zweiter Temperaturfühler 7, vorzugsweise ebenfalls ein Thermostat, vorgesehen, der die Pufferspeichertemperatur überwacht. Dieser Temperaturfühler 7 ist so geschaltet, dass unter einer Temperatur T2 keine Umwälzung des Wassers über den Wärmetauscher 4 erfolgen kann, so dass der Pufferspeicher durch Warmwasserzapfung nicht weiter entladen werden kann. Die Nutzung des Wärmeinhalts des Pufferspeichers für andere Anwendungszwecke, z.B. für Fussbodenheizungen etc., bleibt allenfalls erhalten.

Die Minimaltemperatur T2 wird zweckmässigerweise so gewählt, dass sie zumindest der gewünschten höchsten Temperatur für das gezapfte Warmwasser entspricht, vorzugsweise etwas höher liegt.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer aus einem beliebig beheizbaren Pufferspeicher (1), einem externen Wärmetauscher (4) und einer Umwälzpumpe (5) bestehenden Warmwasserbereitungsanlage, umfassend das Erwärmen zulaufenden Kaltwassers durch Wärmeaustausch mit dem aufgeheizten Wasser des Pufferspeichers im Wärmetauscher (4), zumindest im Fall einer Warmwasserzapfung, gekennzeichnet durch die Überwachung der Temperatur am Kaltwassereingang des Wärmetauschers (4) und Umwälzen des Wassers des Pufferspeichers über den Wärmetauscher (4) bei Unterschreiten einer vorbestimmten Grenztemperatur (T-i) an dessen Kaltwassereingang.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenztemperatur (T1) zwischen der Kaltwassertemperatur (Tkw) und der Maximaltemperatur des Wassers des Pufferspeichers, vorzugsweise unterhalb der Umgebungstemperatur (Tr), liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Überwachung der Temperatur des Wassers im Pufferspeicher und Stoppen bzw. Verhindern der Umwälzung des Wassers über den Wärmetauscher (4) bei Unterschreiten einer vorbestimmten zweiten Grenztemperatur (T2) für das Wasser im Pufferspeicher.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Grenztemperatur (T2) zumindest ebenso hoch, vorzugsweise etwas höher als die gewünschte Maximaltemperatur des gezapften Warmwassers ist.

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