Die Erfindung bezieht sich auf einen Warmwasserbereiter gemäss dem einleitenden Teil des Patentanspruches.
Bei bekannten derartigen Warmwasserbereitern ist im Bereich der Vorlaufleitung ein Temperaturfühler angeordnet, der eine Umwälzpumpe beeinflusst. Wenn über einen im mittleren Bereich des Schichtenspeichers angeordneten Temperaturfühler Wärme angefordert wird, so beginnt die Umwälzpumpe intermittierend zu laufen. Dadurch wird Wasser über den Primärwärmetauscher an dem im Bereich der Vorlaufleitung angeordneten Temperaturfühler vorbeigeführt. Erst wenn im Bereich des in der Vorlaufleitung angeordneten Temperaturfühlers eine ausreichend hohe Temperatur erfasst wird, wird die Umwälzpumpe auf Dauerbetrieb geschaltet, bis die Soll-Temperatur in der Vorlaufleitung wieder unterschritten wird. In diesem Fall wird die Umwälzpumpe wieder auf intermittierenden Betrieb geschaltet.
Durch den intermittierenden Betrieb der Umwälzpumpe wird eine höhere Aufheizung des Wassers im Primärwärmetauscher erreicht.
Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass der intermittierende Betrieb der Umwälzpumpe keinesfalls günstig ist, da bis zum Erreichen der Soll-Temperatur kälteres Wasser in den Speicher eingebracht wird. Ausserdem ist für einen solchen Betrieb auch ein erhöhter Steuerungsaufwand erforderlich.
Ziel der Erfindung ist es, einen Warmwasserbereiter der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der einen sehr einfachen und energiesparenden Betrieb ermöglicht und diese Nachteile vermeidet.
Erfindungsgemäss wird dies bei einem Warmwasserbereiter der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des Patentanspruches erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Massnahmen kann auf einen im Bereich der Vorlaufleitung angeordneten Temperaturfühler und eine intermittierende Ansteuerung der Umwälzpumpe verzichtet werden. Trotzdem wird eine Störung der Schichtung im Schichtspeicher, insbesondere eine Einleitung von zu kühlem Wasser in den obersten Bereich des Schichtspeichers, sicher vermieden.
So wird durch die temperaturabhängige Steuerung des einen zum Schichtspeicher führenden Anschlusses des Umschaltventiles sichergestellt, dass Wasser erst dann über die Vorlaufleitung in den Schichtspeicher gelangen kann, wenn dieses eine entsprechend hohe Temperatur erreicht hat, wobei auf eine intermittierende Ansteuerung der Umwälzpumpe verzichtet werden kann. Zu Beginn einer Wärmeanforderung kommt es zu einer Strömung des Wassers vom Primärwärmetauscher zum Umschaltventil und von diesem über die Umwälzpumpe zurück zum Primärwärmetauscher. Dadurch kommt es zu einer raschen Aufheizung des Wassers, sodass ein immer grösserer Teil des Querschnittes vom thermisch gesteuerten Ventilkörper freigegeben wird und ein entsprechender Teilstrom in den Schichtspeicher eintritt und diesen mehr und mehr auflädt.
Kommt es dabei zu einer zu weiten Absenkung der Temperatur des aus dem Primärwärmetauscher austretenden Wassers, so schliesst der Ventilkörper den zum Schichtspeicher führenden Austrittsquerschnitt des Drei-Wege-Ventiles, und es unterbleibt ein weiterer Zustrom von Wasser in den Schichtspeicher, und es bildet sich wieder ein Kreislauf vom Primärwärmetauscher über das Umschaltventil zurück zum Primärwärmetauscher aus.
Bei einer Nachladung des Schichtspeichers zum Ausgleich von Abstrahlungsverlusten wird es aufgrund der in einem solchen Fall höheren Temperaturen im untersten Bereich des Schichtspeichers nach dem Start der Aufheizung relativ rasch zu einem \ffnen des zum Schichtspeicher führenden Durchströmquerschnittes des Umschaltventiles kommen.
Durch die vorgeschlagenen Massnahmen kann die Abstimmung der Umwälzpumpe auf die Nachheizung erfolgen, bei der ein grösserer Volumenstrom aufgrund der geringeren Temperaturdifferenz im Bereich des Schichtspeichers zweckmässig ist. Bei einer Aufheizung des Schichtspeichers nach einer Entnahme grösserer Mengen an warmem Brauchwasser, sodass sich grössere Temperaturunterschiede im Bereich des Schichtspeichers ergeben, wird das Umschaltventil, zumindest in der Anfangsphase der Aufheizung, den Strömungsquerschnitt zum Schichtenspeicher nicht vollständig freigeben. Durch die Auslegung der Umwälzpumpe für einen grösseren Volumenstrom kann auf einfache Weise eine Überhitzung des oberen Bereiches des Schichtspeichers vermieden werden, wobei mit einer einstufigen Umwälzpumpe das Auslangen gefunden wird.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau des Umschaltventils.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemässen Warmwasserbereiter und
Fig. 2 schematisch ein thermostatisch gesteuertes Umschaltventil.
Gleiche Bezugszeichen bedeuten in beiden Figuren gleiche Einzelheiten.
Ein erfindungsgemässer Warmwasserbereiter 1 weist einen Schichtspeicher 2 auf, in dessen unterstem Bereich 3 ein Temperaturfühler 4 angeordnet ist. Weiter mündet in diesem Bereich 3 eine Kaltwasser-Zulaufleitung 5, und es führt eine Rücklaufleitung 6 aus diesem Bereich 3 weg.
Diese Rücklaufleitung 6 führt zu einer Umwälzpumpe 7, die über eine Anschlussleitung 8 mit einem Primärwärmetauscher 9 verbunden ist. Dieser Primärwärmetauscher 9 ist über eine Vorlaufleitung 10 mit einem thermisch gesteuerten Umschaltventil 11 verbunden. Dabei ist das Umschaltventil 11 über eine Speiseleitung 12 mit dem Schichtspeicher 2 verbunden, wobei die Speiseleitung 12 in den obersten Bereich 13 desselben mündet. Aus diesem führt eine mit einem Zapfventil 30 versehene Leitung 14 zur Abfuhr warmem Brauchwassers weg. Weiter ist das thermisch gesteuerte Umschaltventil 11 über eine Bypassleitung 23 mit der Rücklaufleitung 6 verbunden, wobei die Bypassleitung 23 an einer Einmündung 31 zwischen dem Schichtspeicher 2 und der Umwälzpumpe 7 in die Rücklaufleitung 6 mündet.
Der Primärwärmetauscher 9 ist mittels eines von einem gasbeheizten Durchlauferhitzer erwärmten Heizmediums beheizt, das über die Leitungen 15, 16 zu- beziehungsweise abgeführt wird.
Im Schichtspeicher 2 ist in dessen mittlerem Bereich 32 ein weiterer Temperaturfühler 17 angeordnet. Beide Temperaturfühler 4, 17 sind über Signalleitungen 18, 19 mit einer Steuerung 20 verbunden, die über Steuerleitungen 21 mit der Umwälzpumpe 7 verbunden ist.
Der gesamte Warmwasserbereiter 1 ist mit einer Wärmeisolierung 22 versehen.
Die Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform für das thermisch gesteuerte Umschaltventil 11. Bei diesem sind in den zu den Leitungen 10 und 12 führenden Bohrungen 10 min und 12 min Ventilsitze 24, 25 angeordnet.
An dem Ventilsitz 24 ist eine Feder 31 abgestützt, die einen Ventilkörper 26 gegen den Ventilsitz 25 presst. Der Ventilsitz 25 weist einen im Wesentlichen diagonal verlaufenden Steg 27 auf, an dem ein Bolzen 28 abstützbar ist. Dieser Bolzen 28 ist mit einem am Ventilkörper 26 befestigten, mit einem einen hohen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisenden Material, zum Beispiel Wachs, gefüllten Dehnkörper 29 verbunden.
Dehnt sich dieser Dehnkörper 29, der gegebenenfalls teleskopartig ausgebildet sein kann, aus, so drückt der Bolzen 28 gegen den Steg 27 und hebt dadurch den Ventilkörper 26 vom Ventilsitz 25 entgegen der Kraft der Feder 31 ab, sodass ein Strömungsquerschnitt zur Speiseleitung 12 freigegeben wird, der sich mit steigender Temperatur des über die Bohrung 10 min vom Primärwärmetauscher 9 zuströmenden aufgeheizten Wassers vergrössert. Der Querschnitt zur Bypassleitung 23 bleibt dabei immer offen.
The invention relates to a water heater according to the introductory part of the claim.
In known water heaters of this type, a temperature sensor is arranged in the area of the flow line, which influences a circulation pump. If heat is requested via a temperature sensor located in the middle of the stratified storage tank, the circulation pump starts to run intermittently. As a result, water is guided past the temperature sensor arranged in the area of the supply line via the primary heat exchanger. Only when a sufficiently high temperature is detected in the area of the temperature sensor arranged in the flow line, is the circulation pump switched to continuous operation until the temperature in the flow line falls below the set temperature again. In this case, the circulation pump is switched back to intermittent operation.
The intermittent operation of the circulation pump results in a higher heating of the water in the primary heat exchanger.
However, this has the disadvantage that the intermittent operation of the circulation pump is by no means favorable, since colder water is introduced into the storage tank until the desired temperature is reached. In addition, increased control effort is required for such operation.
The aim of the invention is to propose a water heater of the type mentioned at the outset which enables very simple and energy-saving operation and avoids these disadvantages.
According to the invention this is achieved in a water heater of the type mentioned by the features of the claim.
The proposed measures make it possible to dispense with a temperature sensor arranged in the area of the flow line and an intermittent activation of the circulation pump. Nevertheless, a disruption of the stratification in the stratified storage tank, in particular the introduction of excessively cool water into the uppermost area of the stratified storage tank, is reliably avoided.
The temperature-dependent control of the connection of the changeover valve leading to the stratified tank ensures that water can only reach the stratified tank via the flow line when it has reached a correspondingly high temperature, with intermittent activation of the circulation pump being unnecessary. At the beginning of a heat request, the water flows from the primary heat exchanger to the changeover valve and from there via the circulation pump back to the primary heat exchanger. This leads to rapid heating of the water, so that an ever larger part of the cross section is released by the thermally controlled valve body and a corresponding partial flow enters the stratified storage tank and charges it more and more.
If the temperature of the water emerging from the primary heat exchanger is reduced too much, the valve body closes the outlet cross section of the three-way valve leading to the stratified tank, and there is no further inflow of water into the stratified tank, and it forms again a circuit from the primary heat exchanger via the changeover valve back to the primary heat exchanger.
When the stratified tank is recharged to compensate for radiation losses, the higher temperature in the lowest area of the stratified tank in such a case will result in the flow cross-section of the changeover valve leading to the stratified tank being opened relatively quickly after the heating has started.
The proposed measures allow the circulation pump to be matched to the afterheater, in which a larger volume flow is expedient due to the smaller temperature difference in the area of the stratified storage tank. When the stratified storage tank is heated up after large quantities of hot domestic water have been drawn off, so that there are greater temperature differences in the area of the stratified storage tank, the changeover valve will not completely release the flow cross-section to the stratified storage tank, at least in the initial phase of the heating. By designing the circulation pump for a larger volume flow, overheating of the upper area of the stratified storage tank can be avoided in a simple manner, with which a single-stage circulation pump is sufficient.
The features of claim 2 result in a very simple construction of the changeover valve.
The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing.
Show:
Fig. 1 shows schematically an inventive water heater and
Fig. 2 shows schematically a thermostatically controlled switching valve.
The same reference numerals mean the same details in both figures.
A water heater 1 according to the invention has a stratified storage tank 2, in the lower region 3 of which a temperature sensor 4 is arranged. A cold water supply line 5 also opens into this area 3, and a return line 6 leads away from this area 3.
This return line 6 leads to a circulation pump 7 which is connected to a primary heat exchanger 9 via a connecting line 8. This primary heat exchanger 9 is connected via a flow line 10 to a thermally controlled changeover valve 11. The changeover valve 11 is connected to the stratified storage tank 2 via a feed line 12, the feed line 12 opening into the uppermost region 13 of the same. From this, a line 14 provided with a nozzle 30 leads away hot warm water. Furthermore, the thermally controlled changeover valve 11 is connected to the return line 6 via a bypass line 23, the bypass line 23 opening into the return line 6 at an intersection 31 between the stratified storage tank 2 and the circulation pump 7.
The primary heat exchanger 9 is heated by means of a heating medium which is heated by a gas-fired water heater and which is supplied or discharged via the lines 15, 16.
A further temperature sensor 17 is arranged in the stratified storage 2 in the central area 32 thereof. Both temperature sensors 4, 17 are connected via signal lines 18, 19 to a controller 20 which is connected to the circulation pump 7 via control lines 21.
The entire water heater 1 is provided with thermal insulation 22.
2 schematically shows an embodiment for the thermally controlled changeover valve 11. In this, valve seats 24, 25 are arranged in the bores leading to the lines 10 and 12 for 10 minutes and 12 minutes.
A spring 31 is supported on the valve seat 24 and presses a valve body 26 against the valve seat 25. The valve seat 25 has an essentially diagonal web 27 on which a bolt 28 can be supported. This pin 28 is connected to an expansion body 29 fastened to the valve body 26 and filled with a material having a high coefficient of thermal expansion, for example wax.
If this expansion body 29 expands, which can optionally be designed telescopically, the bolt 28 presses against the web 27 and thereby lifts the valve body 26 from the valve seat 25 against the force of the spring 31, so that a flow cross section to the feed line 12 is released. which increases with increasing temperature of the heated water flowing through the bore 10 min from the primary heat exchanger 9. The cross section to the bypass line 23 always remains open.