CH690596A5 - Anlage zur Heizwasser- und Brauchwasserversorgung einer lokalen Verbrauchereinheit. - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Heizwas-ser- und Brauchwasserversorgung einer lokalen Verbrauchereinheit.

Zur Versorgung einer Verbrauchereinheit mit Heizwasser und Brauchwasser ist es bisher üblich, beispielsweise im Keller eines Gebäudes, eine zentrale Wärmequelle anzuordnen, die beispielsweise aus einem Ofen oder einem Fernheizungsanschluss bestehen kann. Die Wärmequelle speist einerseits die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung einer Heizwasserversorgung, die zu sämtlichen Verbrauchereinheiten führt und dort auf die einzelnen Verbraucherstellen verteilt wird. Zur Brauchwasserversorgung ist an der Wärmequelle über einen Wärmetauscher ein Brauchwasserspeicher angeschlossen, der für sämtliche angeschlossenen Verbrauchereinheiten das warme Wasser aufbereitet. Dabei ist es nachteilig, dass die Warmwasserleitungen über weite Strecken geführt werden müssen, sodass das warme Wasser bei nur sporadischem Gebrauch sich stets in der langen Leitung vom Brauchwasserspeicher bis zum Verbraucher abkühlt und bei erneutem Gebrauch das kalte Wasser aus der langen Leitung erst verdrängen muss, um dann mit mehr oder weniger grosser Verzögerung an der Verbraucherstelle zur Verfügung zu stehen. Um die Auskühlung zu vermeiden wird das auskühlende Warmwasser mittels einer Brauchwasserzirkulationspumpe wieder dem Brauchwasserspeicher zugeführt, wo es mit dem Nachteil wieder erwärmt wird, dass die Temperaturschichtung im Brauchwasserspeicher gestört wird. Daraus ergibt sich der weitere Nachteil, dass nicht nur eine ganze Anzahl von Leitungen vom zentralen Brauchwasserspeicher bis zu den Endverbrauchern geführt werden müssen, sondern auch die in diesen Leitungen stets nutzlos aufzuheizenden und abzukühlenden Wassermengen einen hohen Energieverbrauch darstellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zu schaffen, die die genannten Nachteile nicht aufweist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Dadurch, dass der Brauchwasserspeicher von einem zentralen Ort zu einer Verbrauchereinheit verlegt wird, ergeben sich kleine Speicher und insbesondere kurze Leitungen, wodurch das warme Wasser beim Endverbraucher beim Öffnen des Hahns in kürzester Zeit zur Verfügung steht. Lange Leitungen und dementsprechend grosse nutzlos abkühlende Wassermengen und damit ein unnötiger Energieverbrauch werden mit der neuen Lösung vermieden. Es ist dementsprechend von einer zentralen Wärmequelle nur eine Vor- oder Rücklaufleitung erforderlich, an denen die Anlagen der lokalen Verbrauchereinheiten angeschlossen werden können. Warmwasserleitungen für Brauchwasser von der Wärmequelle zu den Verbrauchereinheiten entfallen. Dadurch ergibt sich neben der Energieeinsparung auch eine wesentliche Einsparung an Leitungsmaterial und Arbeitsaufwand für die Erstellung. Dadurch dass die Anlagen zur Heizwasser- und Brauchwasserversorgung auf lokale

Verbrauchereinheiten ausgerichtet sind und Leerlaufverluste durch in langen Abschnitten kühlende Wassermassen vermieden werden, können die Anlagen auch sehr kompakt und klein gebaut werden, sodass sie nicht nur kostengünstig vorfabriziert werden können, sondern in den jeweiligen Verbrauchereinheiten auch ohne grosse Mühen untergebracht werden können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anlage sind in den Ansprüchen 2 bis 8 umschrieben.

Der Bedarf an Heizwasser in der Vorlauf- und Rücklaufleitung lässt sich rationeller gestalten, wenn die Anlage nach Anspruch 2 ausgebildet ist. Dadurch, dass beim Aufheizen des Brauchwasserspeichers der Zufluss der Vorlaufleitung zum Heizkreis mindestens reduziert oder gar unterbrochen werden kann, ergibt sich nicht nur ein schnelles Aufheizen des Brauchwasserspeichers, sondern der Vorlauf kann auch kleiner dimensioniert werden, da keine so hohen Volumenströme erforderlich sind. Die Volumenströme lassen sich im Übrigen noch dadurch weiter reduzieren, dass im Vorlauf mit relativ hoher Vorlauftemperatur, von beispielsweise 65°C und höher gefahren wird. Die Temperatur des Heizwasserrücklaufs erreicht während des Aufheizens des Brauchwasserspeichers maximal 35°C, womit sowohl ein kondensierender Heizkessel als auch ein Fernwärmeanschluss optimal ausgelegt werden kann. Besonders vorteilhaft ist dabei auch eine Ausbildung nach Anspruch 3, da ein Schichtwasserspeicher, das heisst ein Speicherladesystem, erfah-rungsgemäss schneller aufheizbar ist und weniger Wärmeverluste aufweist als ein normaler Durch-flusswassererwärmer mit Speicher. Die Vorteile des Durchflusswassererwärmers und des Speicher-Was-sererwärmers werden im Speicherfadesystem vereint, wobei die Nachteile der beiden Einzelsysteme vermieden werden. Das Speicherladesystem besteht aus der Zusammenschaltung von Durchfluss-wassererwärmer und Speicher über eine Regelschaltung und eine Speicherladepumpe.

Vorteilhaft sind die Ausgestaltungen der Anlage nach den Ansprüchen 4 und 5, um die Betriebsbedingungen des Heizkreises und/oder des Wärmetauschers mit dem Brauchwasserspeicher auf die jeweiligen Bedürfnisse und Umweltverhältnisse anpassen zu können.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Anlage nach Anspruch 6, wodurch beispielsweise die Betriebsbedingungen mehrerer Anlagen, die über verschiedene Stockwerke verteilt sind, besser aneinander angepasst werden können. Dies spielt insbesondere auch eine Rolle, wenn die verbrauchte Energie in einem Wärmezähler erfasst werden soll. Für sämtliche, über mehrere Stockwerke verteilte Verbrauchereinheiten bleiben damit die für eine korrekte Ermittlung der verbrauchten Energie erforderlichen Randbedingungen gleich, sodass der Wärmezähler nach Anspruch 7 mit Vorteil für die Erfassung des Energieverbrauchs im Heizbetrieb und bei der Erwärmung des Warmwassers eingesetzt werden kann.

Die Verbrauchereinheit kann verschiedene Grössen aufweisen, vorzugsweise ist sie jedoch gemäss Anspruch 8 identisch mit einer Wohnungseinheit.

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Vorteilhafterweise ist die Anlage zu einer Kompakteinheit zusammengefasst und in einem Schrankbauteil untergebracht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben, die das Schaltschema einer Anlage für eine Wohnungseinheit zeigt.

Die Zeichnung zeigt das Schaltschema einer Anlage zur Heizwasser- und Brauchwasserversorgung einer lokalen Verbrauchereinheit, z.B. einer Wohnungseinheit. Die Anlage ist über eine Vorlaufleitung 2 und eine Rücklaufleitung 4 mit einer schematisch angedeuteten Wärmequelle 6 verbunden. Eine solche Wärmequelle ist beispielsweise eine Zentralheizungsanlage im Keller eines Mehrfamilienhauses, die beispielsweise mit Öl, Heizgas, Kohle, Holz oder Erdwärme betrieben werden kann. Die Wärmequelle kann aber auch der Anschluss an eine Fernheizung sein. An die Vorlaufleitung 2 und die Rücklaufleitung 4 können mehrere Anlagen für lokale Verbraucher der im Schema gezeigten Art angeschlossen werden. Die Vorlaufleitung 2 und die Rücklaufleitung 4 sind jeweils über einen Absperrhahn 8, 10 einerseits mit einem Heizkreis 12 und andererseits über einen Wärmetauscher 14 mit einem Brauchwasserspeicher 16, an dem über eine Leitung 18 Zapfstellen 20 angeschlossen sind, verbunden. Steuermittei 22 dienen zur Steuerung der Verbrauchereinheit, um unter anderem bei Unterschreiten einer Sollmenge des im Brauchwasserspeicher enthaltenen warmen Brauchwassers einen Aufheizprozess des Brauchwassers auszulösen.

Im Einzelnen ist die Verbrauchereinheit wie folgt aufgebaut. In der Vorlaufleitung 2 ist nach dem Absperrhahn 8 ein Filter 24 angeordnet. Zwischen der Vorlaufleitung 2 und der Rücklaufleitung 4 ist ferner ein Differenzdruckregler 26 angeordnet, der primär in der Rücklaufleitung 4 liegt und eine Steuerleitung 28 zur Vorlaufleitung 2 aufweist. Beidseits des Differenzdruckreglers 26 sind Druck/Temperatur-Sensoren 30, 32 in der Rücklaufleitung 4 angeordnet, um die Parameter von Druck und Temperatur zu erfassen. In der Rücklaufleitung 4 liegt weiter ein Wärmezähler 34, der ebenfalls mittels einer Steuerleitung 36 mit der Vorlaufleitung 2 verbunden ist. Die Vorlaufleitung 2 ist einerseits über ein zweites regulierbares Dreiwegeventil 38 und eine zweite Umwälzpumpe 40 mit einer zweiten Zulaufleitung 41 des Wärmetauschers 14 verbunden und andererseits über ein ebenfalls regulierbares erstes Dreiwegeventil 42 und eine erste Umwälzpumpe 44 mit dem Heizkreis 12. Der Heizkreis 12 umfasst weiter in einer ersten Zulaufleitung 46 einen Druck/Temperatur-Sensor 48 gefolgt von einem Absperrhahn 50, der einem Heizungsverteiler 52 vorgeschaltet ist. An diesen sind Einzelheizkreise 54 über Absperrventile 56, 58 angeschlossen. Am Heizungsverteiler 52 ist ferner eine erste Ablaufleitung 60 des Heizkreises 12 angeschlossen, die ein Strangregulier- und Absperrventil 62 mit integrierter Durchflussmessstelle enthält, gefolgt von einem Filter 64. Die erste Ablaufleitung 60 ist einerseits über einen ersten Bypass 66 mit dem ersten Dreiwegeventil 42 verbunden und andererseits mit der Rücklaufleitung 4. Der Wärmetauscher 14 ist über eine zweite Ablaufleitung 68, welche ein Strangregulier- und Absperrventil 70 mit integrierter Durchflussmessstelle enthält, einerseits mit der Rücklaufleitung 4 verbunden und andererseits über einen zweiten Bypass 72 mit dem zweiten Dreiwegeventil 38.

Das zweite Dreiwegeventil 38 und die zweite Umwälzpumpe 40 sind über Steuerleitungen 74 bzw. 76 mit einer Steuereinheit 78 verbunden. Analog sind ein Temperaturfühler 80 in der Vorlauflei-tung 2 über eine Signalleitung 82, ein Temperaturfühler 83 in der ersten Zulaufleitung 46 über eine Signalleitung 84, das erste Dreiwegeventil 42 über eine Steuerleitung 85 und die erste Umwälzpumpe 44 über eine Steuerleitung 86 mit der Steuereinheit 78 verbunden.

Die oben erwähnte Brauchwasserversorgung enthält den Brauchwasserspeicher 16, an dem über die Leitung 18 Zapfstellen 20 angeschlossen sind. Der Brauchwasserspeicher 16 ist als Schichtwasserspeicher ausgebildet und beinhaltet erforderlichenfalls Mittel zur Verhinderung einer Durchmischung der kalten und warmen Wasserschicht. Derartige Mittel beinhalten beispielsweise vertikal angeordnete Trennbleche. Am unteren Ende des Brauchwasserspeichers 16 ist die Kaltwasserzuleitung 88 angeschlossen, die eine Zapfstelle 89, ein Strangregulier- und Absperrventil 90 mit integrierter Durchflussmessstelle, ein Rückschlagventil 92 und ein Oberdruckventil 94 mit einer Leckwasserableitung 96 umfasst. An dem Kaltwasserabschnitt des Brauchwasserspeichers 16 ist eine Ableitung 98 angeschlossen, die über ein Strangregulier- und Absperrventil 100 mit integrierter Durchflussmessstelle, eine Speicherladepumpe 102 und ein Rückschlagventil 104 mit dem Wärmetauscher 14 verbunden ist. An diesem ist femer eine Zuleitung 106 angeschlossen, die einen Temperaturfühler 108 enthält und im oberen Bereich des Brauchwasserspeichers 16 mündet. Letzterer enthält im unteren Drittel einen weiteren Temperaturfühler 110, der über eine Signalleitung 112 mit der Steuereinheit 78 verbunden ist. Analog ist auch der Temperaturfühler 108 über die Signalleitung 114 und die Speicherladepumpe 102 über die Steuerleitung 116 mit der Steuereinheit 78 verbunden.

Die Steuereinheit 78 steuert die gesamte Anlage der lokalen Verbrauchereinheit nach diversen Parametern, wie Aussentemperatur, Vorlauftemperatur gegebenenfalls mit automatischer Sommer/Winter-Umschaltung, Frostschutzüberwachung, Energiesparautomatik, Rücklauftemperaturüberwachung und dergleichen. Beispielsweise kann die Heizwassertemperatur in der ersten Zulaufleitung 46 des Heizkreises 12 in Abhängigkeit der mittels eines Temperaturfühlers 118 erfassten Aussentemperatur und als Option zusätzlich mit Kompensation der mittels eines im Bereich der lokalen Einheit angeordneten Temperaturfühlers 120 erfassten Raumtemperatur reguliert werden. Ferner steuert die Steuereinheit 78 die Brauchwasser-Ladeautomatik mit Festwertregulierung der Brauchwasser-Ladetemperatur und dergleichen. Die Brauchwasser-Ladeautomatik kann beispielsweise so funktionieren, dass sie eingeschaltet wird, wenn der Temperaturfühler 110 am Brauchwasserspeicher durch Absinken des Warm-

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Wasserspiegels auf einen Wert abfällt, der die Aufladeautomatik auslöst. Dabei wird die Speicherladepumpe 102 über die Steuerleitung eingeschaltet und so geregelt, dass der Temperaturfühler 108 an der Zuleitung 106 den gewünschten Wert von beispielsweise 58= bis 60cC anzeigt. Dabei wird weiter das zweite Dreiwegeventil 38 über die Steuerleitung 74 reguliert und die zweite Umwälzpumpe 40 eingeschaltet, sodass die Vorlaufleitung 2 mit dem Wärmetauscher 14 verbunden ist. Gleichzeitig kann das erste Dreiwegeventil 42 die Vorlaufleitung 2 vom Heizkreis absperren und ersatzweise den Bypass anschliessen oder auch diesen absperren und die erste Umwälzpumpe 44 ausschalten. Erst wenn der Brauchwasserspeicher 16 den Sollwert wieder erreicht hat, können die Ladeautomatik wieder ausgeschaltet und die Vorlaufleitung 2 wiederum mit dem Heizkreis 12 verbunden werden.

Die Anlage beinhaltet nach Bedarf weitere gebräuchliche Bauteile, wie beispielsweise Fittings, Entlüftungshähne, Entleerhähne, Expansionsgefässe und dergleichen.

Bezugszeichenliste

2 Vorlaufleitung 4 Rücklaufleitung 6 Wärmequelle 8 Absperrhahn 10 Absperrhahn 12 Heizkreis 14 Wärmetauscher 16 Brauchwasserspeicher 18 Leitung

20 Zapfstelle für Brauchwasser 22 Steuermittel 24 Filter

26 Differenzdruckregler 28 Steuerleitung 30 Druck/Temperatur-Sensor 32 Druck/Temperatur-Sensor 34 Wärmezähler 36 Steuerleitung

38 zweites regulierbares Dreiwegeventil

40 zweite Umwälzpumpe

41 zweite Zulaufleitung für 14

42 erstes regulierbares Dreiwegeventil 44 erste Umwälzpumpe

46 erste Zulaufleitung für 12 48 Druck/Temperatur-Sensor 50 Absperrhahn 52 Heizungsverteiler 54 Einzelheizkreis 56 Absperrventil 58 Absperrventil 60 erste Ablaufleitung für 12 62 Strangregulier- und Absperrventil mit Durchflussmessstelle 64 Filter

66 erster Bypass 68 zweite Ablaufleitung für 14 70 Strangregulier- und Absperrventil mit Durchflussmessstelle 72 zweiter Bypass 74 Steuerleitung für 38

76 Steuerleitung für 40 78 Steuereinheit 80 Temperaturfühler

82 Signalleitung für 80

83 Temperaturfühler

84 Signalleitung für 83

85 Steuerleitung für 42

86 Steuerleitung für 44

88 Kaltwasserzuleitung

89 Zapfstelle für Kaltwasser

90 Strangregulier- und Absperrventil mit Durchflussmessstelle

92 Rückschlagventil 94 Überdruckventil 96 Leckwasserableitung 98 Ableitung

100 Strangregulier- und Absperrventil mit Durchflussmessstelle

102 Speicherladepumpe

104 Rückschlagventil

106 Zuleitung

108 Temperaturfühler

110 Temperaturfühler

112 Signalleitung für 110

114 Signalleitung für 108

116 Steuerleitung für 102

118 Temperaturfühler für Aussentemperatur

120 Temperaturfühler für Raumtemperatur

Claims (8)

Patentansprüche

1. Anlage zur Reizwasser- und Brauchwasserversorgung einer lokalen Verbrauchereinheit, die über eine Vorlaufleitung (2) und eine Rücklaufleitung (4) mit einer Wärmequelle (6) verbindbar ist, wobei die Vorlaufleitung (2) und die Rücklaufleitung (4) einerseits mit einem Heizkreis (12) und andererseits über einen Wärmetauscher (14) mit einem Brauchwasserspeicher (16) mit angeschlossener Zapfstelle (20) verbunden sind, wobei weiter Steuermittel (22) vorhanden sind, um bei Unterschreiten einer Sollmenge des im Brauchwasserspeicher (16) enthaltenen warmen Brauchwassers einen Aufheizprozess des Brauchwassers auszulösen.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (22) derart ausgebildet sind, dass beim Aufheizen des Brauchwasserspeichers (16) der Zufluss der Vorlaufleitung (2) zum Heizkreis (12) mindestens reduziert ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Brauchwasserspeicher (16) als Schichtwasserspeicher ausgebildet ist und in einer vom Brauchwasserspeicher (16) zum Wärmetauscher (14) führenden Ableitung (98) eine Speicherladepumpe (102) angeordnet ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Ablaufleitung (60) des Heizkreises (12) über einen ersten Bypass (66) und ein erstes regulierbares Dreiwegeventil (42) mit einer ersten Zulaufleitung (46) des Heizkreises (12) verbunden ist, in der vorzugsweise eine erste Umwälzpumpe (44) angeordnet ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Ablaufleitung (68) des Wärmetauschers (14) über einen

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zweiten Bypass (72) und ein zweites regulierbares Dreiwegeventil (38) mit einer zweiten Zulaufleitung (41) des Wärmetauschers (14) verbunden ist, in der vorzugsweise eine zweite Umwälzpumpe (40) angeordnet ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufleitung (4) mit einem Differenzdruckregler (26) versehen ist, der über eine Steuerleitung (28) mit der Vorlaufleitung (2) verbunden ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rücklaufleitung (4) ein Wärmezähler (34) angeordnet ist, um den Energieverbrauch für die Heizwasser- und Brauchwasserversorgung zu erfassen.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrauchereinheit eine Wohnungseinheit ist, wobei die Anlage zu einer Kompakteinheit zusammengefasst ist, die in einem Schrankbauteil unterbringbar ist.

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