CN102345929B - 非饮用水加热单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用于供热设备中的非饮用水加热单元(2)，其具有：至少一个热交换器(6)，该热交换器具有用于加热介质的第一流路(10)和用于待加热非饮用水的第二流路(12)；和用于加热介质的第一循环泵(46)，该循环泵与第一流路(10)相连接并固定在热交换器(6)上，其中，在热交换器(6)上固定有第二循环泵(76)，其用作已加热的非饮用水的环流泵。

Description

非饮用水加热单元
技术领域
本发明涉及一种应用于供热设备中的非饮用水加热单元。
背景技术
在供热设备中通常还必须对非饮用水进行加热。为此已知的是，或者设置可加热非饮用水的水存储器，或者使用热交换器，其中，根据连续式加热器的类型，利用处于加热循环中的加热介质对非饮用水加热。
因此，在传统的供热设备中，将用于对非饮用水加热的系统集成在加热设备或锅炉中。
发明内容
在新型的供热设备中经常使用多个热源，例如一个锅炉和一个太阳能设备。对于这种由很多构件组成的加热设备，将用于非饮用水加热的系统集成在特定的设备部分中是较为困难的。因此，本发明的目的在于提出一种非饮用水加热单元，其可以方便地集成在供热系统中，并将所有用于非饮用水加热的主要构件都集成在一个单元中。
本发明的目的通过一种非饮用水加热单元得以实现，该装置设计应用于供热设备中，其具有：至少一个热交换器，热交换器具有用于加热介质的第一流路和用于待加热非饮用水的第二流路；和用于加热介质的第一循环泵，其与热交换器的第一流路相连接并固定在热交换器上，其中，第二循环泵是可固定在热交换器上的，并用作已加热非饮用水的环流泵。
根据本发明的非饮用水加热单元是一种将用于非饮用水加热的主要构件集成在其中的结构单元。该结构单元特别是热交换器，其具有用于加热介质的第一流路和用于待加热非饮用水的第二流路。加热介质优选可以是加热循环水，其由锅炉或例如由水存储器供给。另外，该非饮用水加热单元还具有用于加热介质的循环泵，该循环泵与热交换器的第一流路相连接并固定在热交换器上。循环泵用于向热交换器输送加热介质，其中，通过接通或关闭循环泵，必要时还有循环泵的转速控制器，根据用于加热非饮用水的热量需求，可以对向热交换器输送加热介质进行调整或调节。
此外，优选将所需要的传感器以及用于控制非饮用水加热的控制单元集成在非饮用水加热单元中。必要时还可以将所需要的阀门和/或其他的液压构件集成在非饮用水加热单元中，从而将非饮用水加热单元看作是一种结构单元，其可以被预组装地提供，并集成在供热系统中。非饮用水加热单元优选具有仅用于向外与外部管道相连接所需要的管道接口，即，特定的一个用于加热介质的入口、一个用于加热介质的出口、一个用于待加热非饮用水的入口和一个用于待加热非饮用水的出口。非饮用水加热单元内部的流动控制通过管道和/或优选集成的连接组件或连接接头来进行，其中，设置任意的一个或多个流路或流动通道，并使其与热交换器相连接。这种连接件或连接接头可以优选作为塑料组件通过注塑成型制成。
另外，根据本发明，在非饮用水加热单元中，第二循环泵固定在热交换器上，或者是可在热交换器上固定的，该循环泵作为用于已加热非饮用水的环流泵。这种非饮用水加热单元优选具有附加的管道接口，用以连接需要供应非饮用水的建筑物的一个或多个循环管道。这种循环管道在建筑物中通常在距离非饮用水加热单元最远的对非饮用水的采样点上分岔，以便非饮用水能够在整个管道系统中进行循环，从而使管道系统中始终充满已加热的非饮用水，并因此可以避免在采样点上对非饮用水采样时的等待时间。
根据本发明，现在用于非饮用水循环所需要的环流泵不是单独安装在供热系统中，而是集成在非饮用水加热单元中，从而使循环泵可以成为预组装单元的元件。在此，还可以在热交换器上固定第二循环泵，或第二循环泵在热交换器上是可固定的，因此可以将热交换器看作非饮用水加热单元的承载元件。
根据本发明，可以将第二循环泵作为环流泵固定地集成在非饮用水加热单元中。替代地，还可以将非饮用水加热单元模块化地构成，从而将作为环流泵的第二循环泵可选地固定在热交换器上。为此，在热交换器上或在与热交换器相连接的连接接头上设置相应的接口或固定插口，从而在需要这种环流泵时，可以可选地将第二循环泵固定在这些接口或固定插口上。循环泵可以利用附属的构件，例如传感器和其他连接件，构成循环模块，该模块可以可选地集成在非饮用水加热单元中，在此，在非饮用水加热单元中已经存在用于连接循环模块或其构件的相应的接口和紧固件。
优选第二循环泵流动控制地与热交换器相连接，使得循环管道通过循环泵通入热交换器的第二流路中，从而可以将已循环的非饮用水再次引入热交换器中，并在那里被加热。通过对第二循环泵的一体化，即将环流泵集成在非饮用水加热单元中，可以进一步简化供热设备的安装，因为没有单独的设备部件，特别是没有单独的用于非饮用水循环的泵必须被安装在供热设备或建筑物中，而是可以作为预组装的非饮用水加热单元的元件与其他用于非饮用水加热所需要的构件一起容易地组装为结构单元。同样优选将用于循环，也就是循环泵的控制器和有可能需要的传感器一起集成在非饮用水加热单元中。这种将控制器、泵和所需要的传感元件一体化在非饮用水加热单元中的优点还在于，可以使在组装非饮用水加热单元时所要建立的电气连接的数量最少，因为优选只需要建立一个供应电源。
第一循环泵优选通过第一接口与热交换器的第一流路相连接，并通过第二接口与用于加热介质的管道接口相连接。因此，优选循环泵的吸入管接件与用于加热介质的管道接口相连接，而压力管接件与热交换器的第一流路相连接。然后，将例如用于连接锅炉或水存储器的外部管道连接在管道接口上。在此，该管道接口优选构造为标准化的接口，特别是作为插头接口或具有螺纹，以便能够容易地建立与外部管道的连接。
优选第二循环泵通过第一接口与用于循环管道的管道接口相连接，并通过第二接口与用于非饮用水管道的管道接口或与热交换器的第二流路相连接。也就是说，外部管道，特别是循环管道，必须仅与非饮用水加热单元的管道接口相连接。环流泵与其他非饮用水循环所需要的套管(Verrohrung)已经集成在非饮用水加热单元中。管道接口也优选以标准化的方式构造为插塞连接或螺丝连接，以便能够容易地建立与外部管道的连接。特别优选将如上所述的第二循环泵直接与热交换器的第二流路相连接。在此，适当地将第二循环泵的压力管接件通入热交换器的第二流路中，以便将循环的非饮用水导入热交换器中，并在那里对其再次加热。
特别优选热交换器是板式热交换器。这种板式换热器的制造成本低廉，在内部在第一和第二流路之间提供较大的导热面，并且还是本身稳定的，从而可以使其构成非饮用水加热单元的中央承载构件。因此，可以将诸如连接接头、连接件、循环泵等所有其余的构件固定在热交换器上，从而可以去掉附加的承载结构。板式热交换器以公知的方式由相互间隔的板构成堆，其中，第一和第二流路通常在板之间交替前进，从而使第一和第二流路分别被通过其进行热传递的板彼此分开。
循环泵优选安装在热交换器上，使得第一和/或第二循环泵的转动轴线平行于热交换器的板延伸。这可以使非饮用水加热单元具有特别紧凑的结构，在此，泵与热交换器的板平行地取向。
还优选的是，第一和第二循环泵设置在热交换器的两个彼此相对的侧面上。也就是说，热交换器位于两个循环泵之间，并因此构成中央承载组件。通过这种设置，一方面可以简化两个循环泵与作为承载元件的热交换器的连接，另一方面可以使整个非饮用水加热单元的结构特别紧凑。
优选，循环泵固定在其上的彼此相对的侧面由板式热交换器的外板组成。在这些板中优选构造位于热交换器中的两个流路的连接口，使循环泵可以在这里流动控制地连接这些侧面的连接口，同时可以在这些侧面上固定在热交换器。
根据另一种优选的实施方式，在热交换器上，在第二流路(即用于非饮用水的流路)的出口上安装连接接头，其具有用于非饮用水管道的管道接口，并与第二循环泵的接口相连接。因此，该连接接头在内部具有T形的流动通道，其中，第一支管(Schenkel)通向管道接口，第二支管通向循环泵，第三支管通向连接口或通向热交换器的第二流路的入口。也就是说，管道接口和第二循环泵的流路在连接接头中会聚在一起，然后共同通入热交换器的入口。
在此，位于该连接接头上的管道接口优选设置用于连接冷水管。即，通过该管道接口向非饮用水加热单元输送待加热的非饮用水。因此，通过第二循环泵的流动通道的汇入口(Einmündung)，不仅可以将第二循环泵的循环非饮用水，而且还可以将已输送的冷水导入热交换器的第二流路中，以便在那里加热。
还优选在连接接头的流路中设置温度和/或流传感器(液流传感器)。这些传感器可用于控制或调节非饮用水加热单元。特别可以用于确定，在系统中是否有对非饮用水的要求，也就是说，是否有来自非饮用水供应，即冷水管道的非饮用水流动。此外，这些传感器还可以检测温度，以便特别是通过第一循环泵相应地调整和/或调节加热介质的供应，并使非饮用水保持在所需要的温度。
为了检测非饮用水要求或非饮用水需求，特别优选在所提到的连接接头中使用温度传感器。为此，连接接头在如上所述的流动通道中优选具有通向管道接口的第一通道部分或第一支管和通向第二循环泵的第二通道部分或第二支管，它们相聚于一个节点。从该节点分出通向连接口或热交换器入口的第三通道部分或第三支管。温度和/或流传感器优选与节点间隔开地位于第一支管中，即通向管道接口的支管。这种布置使得可以根据该管道部分中的温度准确地检测非饮用水要求。这对于非饮用水循环是特别有优势的，因为当采用非饮用水循环时，在采样点上根据管道中的流动不能准确地识别非饮用水要求，即非饮用水的汲取。
流动是由循环引起，还是由于水龙头打开，是无法区分的。如果在通向管道接口的通道部分中，与连接有第二循环泵的循环管道的节点相间隔地设置用于检测温度的温度传感器或组合的温度/流传感器，就可以检测到温度的波动，由此可以可靠地推断出非饮用水要求。在循环运行中，如果没有非饮用水被汲取，那么存在于该通道部分中的水还可以由于其接近通向第二循环泵的通道部分(循环的非饮用水流经该通道部分)而被加热。现在，如果非饮用水被汲取，则输送到管道接口的冷水流过该通道部分，并且温度下降，由此可以可靠地探测到对非饮用水的汲取，然后可以通过控制单元使用于向热交换器输送加热介质的第一循环泵投入运行。
根据另一种优选的实施方式，在热交换器上安装紧固件，在该紧固件上固定至少一个与第二循环泵相连接的管道。这种管道可以将第二循环泵与用于连接循环管道或热交换器的连接接头的管道接口连接起来。优选非饮用水加热单元的所有管道接口都位于非饮用水加热单元的一侧上，进一步优选在一个平面上，从而提供一个接口面，在该面上，所有的外部管道都与非饮用水加热单元相连接。
根据本发明的一种特定的实施方式，第二循环泵设计为可卸除的，在此，设置通向第二循环泵接口的连接接头，其具有用于该循环泵的可封闭的接口。这种实施方案允许模块化地构造根据本发明的非饮用水加热单元，从而使可能还具有所需要的管道接口的第二循环泵可以作为循环模块可选地安装在非饮用水加热单元中。优选将至少一个连接接头固定在热交换器上，其保留在热交换器上，而与是否安装第二循环泵无关。连接接头还可以在内部具有其他的流路，例如，正如所描述的那样，建立从冷水管道到热交换器的连接。通过封闭用于第二循环泵的接口，例如借助于封闭堵头或其他可卸除的封闭元件，可以容易地根据需要将第二循环泵作为循环模块固定在该接口上。通过这种实施方案可以减少所需的零件数量，因为可以使用相同的连接接头，而与循环模块设置与否无关。此外，在需要时可以容易地在非饮用水加热单元中加装作为循环模块的第二循环泵。
根据另一优选实施方式，设置至少一个传感器，特别是温度和/或流传感器或者流量传感器(Durchflusssensor)，其与数据采集模块相连接，数据采集模块具有输出接口，用以与至少一个循环泵的控制单元的输入接口进行通讯。优选多个传感器，特别是设置于非饮用水加热单元中的所有传感器以及可能还有外部传感器与该数据采集模块相连接。这可以例如通过电气连接导线实现。这样，数据采集模块用于通过一个单独的输出接口与控制单元的输入接口进行通讯。通过这种方式可以简化传感器在控制单元上的连接，因为传感器不必直接与控制单元相连接。控制单元优选特别是通过控制至少一个循环泵来控制非饮用水加热单元。因此，特定是对第一循环泵这样进行控制：使其在有非饮用水需求时接通，以向热交换器输送用于非饮用水加热的加热介质。此外，控制单元还可以包含控制器或调节器，特别是第一循环泵的转速调节器，以便能够根据检测到的传感器信号合乎需要地调整加热介质的输送流。
控制单元或控制装置优选作为控制电子器件至少部分地集成在循环泵之一中，特别是集成在第一循环泵中。通过这种方式可以去除对单独的控制单元的连接和安装，因为可以将控制单元直接集成在循环泵机组的电子设备中。在这种集成中，设置数据采集模块是特别有利的，因为并非所有的传感器都必须单独地与泵机组的控制电子器件相连接，从而在泵机组上就不必为单独的传感器相应地设置许多接口。
输入接口和输出接口优选构造为无线接口，特别是构造为无线电接口(Funkschnittstellen)，从而可以完全放弃在控制单元上的用于连接传感器的导线连接。因此，在理想情况下，其中集成有该控制单元的泵机组仅需要一个至电源的电气连接。数据采集模块优选作为接口和电子单元设置在壳体中，该壳体在其一侧同样直接或间接地固定在作为非饮用水加热单元的承载组件的热交换器上。
相宜地，在热交换器上安装保持装置，该装置用于固定非饮用水加热单元，并优选构造为固定夹。该保持装置例如在供热设备中或蓄热器中充当固定件。例如，可以将该固定件构造为螺丝固定件或钩形固定件，从而将保持装置构造为，使非饮用水加热单元可以挂在位于蓄热器上的预安装的钩上或挂在壁上。优选将保持装置夹状地构造为固定夹。这样做的优点在于，固定夹同时可以形成抓紧元件(Griffelemente)，在安装时可以在抓紧元件上抓住非饮用水加热单元，由此使得处理更容易。
附图说明
下面将参照附图对本发明的非饮用水加热单元做示例性说明。
图1示出了设置在蓄热器上的非饮用水加热单元的整体视图，
图2示出了如图1所示的非饮用水加热单元的整体透视图，
图3示出了具有连接接头的热交换器的透视图，
图4示出了如图2所示的非饮用水加热单元的截面图，
图5和图6示出了如图1、图2和图4所示的没有非饮用水循环模块的非饮用水加热单元，
图7示出了具有非饮用水循环模块的非饮用水加热单元的透视分解图，
图8示出了具有已安装非饮用水循环模块的非饮用水加热单元的透视图，
图9示意性示出了如图3所示的热交换器内的流路，
图10示出了在热交换器内关于流路的温度变化，
图11示出了非饮用水加热单元的液压电路图，
图12示出了温度传感器在非饮用水加热单元的冷水入口中检测到的温度变化，
图13示意性示出了从传感器到控制装置的数据传输，
图14示出了多个非饮用水加热单元2在级联配置中的布置，
图15示意性示出了如图14所示的多个非饮用水加热单元的控制，
图16示意性示出了用于调节非饮用水加热单元的调节回路。
具体实施方式
作为实施例示出的热交换器单元是非饮用水加热单元2，并设置用于加热设备中。在此所示出的实施例(图1)中，非饮用水加热单元2安装在蓄热器4上，例如存储被太阳能加热的热水的储水器。由蓄热器4向非饮用水加热单元2的热交换器6输送用于加热非饮用水的加热介质。在图1中打开地示出了围绕非饮用水加热单元2的壳体，也就是，前盖被拿掉。在其它的图中示出了没有环绕的壳体的非饮用水加热单元2。
热交换器单元或非饮用水加热单元2的中央构件是板式热交换器形式的热交换器6。通过该热交换器6对待加热的非饮用水进行加热，并作为已加热的非饮用水送出，以例如在房屋中向位于盥洗盆、淋浴、浴缸等上的水龙头7供应加热的非饮用水。为了加热非饮用水，需要向热交换器供应加热介质。如图9所示，热交换器在其内部具有两个流路。第一流路10是用于输送加热介质通过热交换器的流路。第二流路12用于输送非饮用水通过热交换器。两个流路以公知的方式通过板彼此隔开，通过该板可以实现从加热介质到非饮用水的热传递。
板堆的两个外板13构成热交换器6的两个彼此相对的侧表面。在这些侧表面上设置热交换器6的流体接口14-20，并固定连接接头，这将在下面进行说明。
加热介质通过入口14流入热交换器6，并通过出口16再次流出。待加热的非饮用水从入口18流入热交换器6，并在出口20再次由从热交换器流出。如图9示意性示出的，热交换器分为A、B、C三个部分。在通过第二流路12的非饮用水的流动方向上，由A部分构成第一部分，其中，第一流路10和第二流路12彼此相对流地互相经过。也就是说，待加热的非饮用水和加热介质沿相反的方向在将它们分开的热交换器的板上流过。其效果是，经过入口进入热交换器6的冷非饮用水首先通过业已冷却的从出口16流出的加热介质进行加热，然后沿流动方向到达越来越热的加热介质附近。热交换器6具有第二部分B，其中，第一流路10和第二流路12不再相对于彼此逆向流动，而是同向流动地被引导，即，第一流路10和第二流路12中的液流彼此在同一方向上沿使其分离的板或其他将其分离的导热分离元件同向地前。
反转部分C在第一部分A和第二部分B之间，其中，在流路中实现流动方向的彼此相对地反转。在此示出的实施例中，热交换器的部分A、B和C集成在一个热交换器中。但是需要指出的是，A部分和B部分也可以设置在独立的热交换器中，并且在C部分中，彼此相对的流动方向的反转可以通过两个热交换器的相应的管道连接(Verrohrung)来实现。
通过对同向流动原理的反转可以防止非饮用水过热，因为在出口20流出的加热的非饮用水在其流路12的最后部分并不是直接由从入口14流入的热的加热介质加热的，而是通过已经有些冷却了的加热介质加热的。由此使所能达到的最大非饮用水温度受到限制。这在图10中可以看到。在如图10所示的图中，加热介质的温度T的曲线22位于路径S的上方，非饮用水的温度T的曲线24也位于路径Ss的上方。可以看出，非饮用水的出口并不位于流入的加热介质的最高温度的区域内，只要能够达到在由热交换器流出的非饮用水的出口20的区域内加热介质的温度水平的最大温度。
在板式热交换器6上，将用于加热介质的入口14和出口16以及用于待加热的非饮用水的入口18和用于已加热的非饮用水的出口20作为流体接口，在其上又安装用于连接其他组件和管道的连接接头。在用于已加热的非饮用水的出口20上安装第一连接接头26。该连接接头具有基础元件(Basiselement)28，该基础元件28以相同的结构在第二连接接头30中仅转动180°地安装在构成出口16和入口18的热交换器6的流体接口上。其优点在于，同样的基础元件28可以作为第一连接接头和第二连接接头使用，并可以减少零件种类。
在基础元件28中设置两个彼此分开的流动通道32和34。流动通道32构造为T形的，并通向三个连接口36、38和40(见图4中的截面图)。当使用基础元件28作为第一连接接头26时，连接口36闲置并由热交换器6的壁封闭，在此，在基础元件28和热交换器6的壁之间，在连接口38上设置用于密封的密封件42。连接口38构成与供应管道44相连接的接口，该供应管道与用于输入热加热介质的蓄热器4相连接。在流动通道32的相对置的连接口40上，根据在第一连接接头26中的使用，在基础元件28上设置第一循环泵46，该循环泵向热交换器6的入口14输送加热介质。为此，在入口14上设置第三连接接头48，该第三连接接头以相同的结构仅转动180°地设置在热交换器6的相对的侧面上，如如下将要描述的，可以设置作为第四连接接头50。也就是说，第三连接接头48和第四连接接头50也至少由相同的基础元件构成。
在第三连接接头48中构成流动通道52，其将循环泵46的压力套管与热交换器6的入口14相连接。
正如在该截面图中由第二连接接头30可看到的那样，位于基础元件28中的第二流动通道34同样被构造为T形的，并具有三个连接口54、56和58。在第一连接接头26中，第二流动通道34的连接口58例如由插入的堵头封闭。连接口54与热交换器6的出口20相连接，在此，同样在连接接头26和热交换器6之间设置密封件42。在第二流动通道34的连接口56上，将连接件60设置在第一连接接头26中，其使连接口58通过在连接件60内部构成的流动通道与管道接口62相连接。管道接口62用于连接热水管道，已加热的非饮用水通过该热水管道排出。
在构成非饮用水加热单元的承载结构的板式热交换器6的相对的侧面上安装作为第二连接接头30的基础元件28。通过该第二连接接头30使用于加热介质的出口16和用于冷的非饮用水的入口18与外部安装设备相连接。在该基础元件28的这种转动180°的设置下，第二流动通道34的连接口54连接到热交换器的出口16。第二流动通道34连接管道接口或连接口58，该管道接口或连接口构成已冷却加热介质的出口。可以使将加热介质输送回蓄热器4中的管道连接在连接口58上。在如图2所示的实施方式中，如如下所述，其中同时设置非饮用水的循环，在连接口58上连接通向换向阀66的管道64，该换向阀可选地建立管道64去往接口68和70的连接。接口68和70用于连接蓄热器4，在此，这些接口例如可以在不同的垂直位置上建立去往蓄热器4内部的连接，从而可以根据从热交换器6流出的加热介质的温度，通过在不同的垂直位置上转换换向阀66，将加热介质回送到蓄热器4中，以便保持那里的加热介质的层化(Schichtung)。正如下面所描述的那样，如果设置非饮用水循环模块74，则转换功能是特别有利的。循环非饮用水的加热需要的热量更少，因此在此可以使加热介质以更高的温度回流到蓄热器4中。
位于基础元件内部的流路32在第二连接接头30中借助于连接口36与入口18相连接。用于输送冷非饮用水的冷水管道42连接在连接口38上。冷水通过该冷水管道从入口18流入热交换器。
在此示出的非饮用水加热单元能够以两种不同的实施方式加以应用，即，一种具有非饮用水循环模块74，另一种没有非饮用水循环模块74。在图1、图2、图4、图7和图8中，非饮用水循环模块74设置在热交换器6上。图5和图6示出了没有非饮用水循环模块74的设置。如果不设置非饮用水循环模块74，就不需要第四连接接头50，并且利用堵头将第二连接接头30的基础元件28的连接口或管道接口40封闭。在这种情况下，流动通道34的连接口56也通过堵头封闭。
非饮用水循环模块4由第二循环泵76组成，该循环泵用于非饮用水在建筑物的热水输送系统中的循环。为了连接第二循环泵76，设置连接件78和管80。为了使泵76保持在热交换器6上，在侧面端部设置第四连接接头50，其与第三连接接头48是相同的，或者具有同样的基础元件。但是，如果使用第四连接接头50，就不会使用流动通道52。在第三和第四连接接头的基础元件上设置插口(Aufnahme)81，在其中插入连接元件82，其与循环泵76的压力套管相连接。连接元件82在其内部具有流动通道，并由此建立去往管80的连接。管80以其背对连接元件82的端部与第二连接接头30中的流动通道32的连接口40相连接，在此，连接口40不通过堵头封闭。充当环流泵(Zirkulationspumpe)的循环泵46可以通过这种方式将一部分已加热的非饮用水送回到第二连接接头30的流动通道32中，并通过其连接口36送回到热交换器的入口18。也就是说，所输送的冷非饮用水通过连接口38以及通过环流泵76回供的非饮用水通过连接口40一起流入第二连接接头的流动通道32中。
连接件48设置在第二连接接头30的基础元件28上，使其与封闭的管接件84在第二流动通道34的连接口56中相接合，并由此封闭连接口56，从而为了在第二连接接头30中封闭连接口56不再需要附加的堵头。此外，将连接件78构造为管状的，并与位于相对端部上的两个连接口86和88相连接。管接件84对于位于管道接口或连接口86和88之间的连接不具有导流连接。连接口86与第二循环泵76的吸入管接件相连接，并且连接口88构成接口，在其上连接有循环管道90。因此，通过使用连接件78和第四连接接头50(第四连接接头具有与第三连接接头48同样的基础元件)，利用很少的附加部件同样可以将被描述为环流泵的第二循环泵76固定在作为承载结构的热交换器6上，并且循环管道通过循环泵46直接与热交换器内部的第二流路12导流连接。
在第一和第二连接接头26和30的基础元件28中，在流动通道32中设置传感器插口92，该插口可用于接收传感器。当使用基础元件28作为第二连接接头30时，如果没有安装非饮用水循环模块74，则关闭传感器插口92。在第一连接接头26中，将温度传感器94安装在传感器插口92中，该温度传感器用于检测输送到热交换器6的加热介质的温度。当使用非饮用水循环模块74时，还在第二连接接头30的基础元件28的传感器插口92中安装温度传感器96，该温度传感器用于检测非饮用水需求，其功能在下面将做进一步的说明。此外，连接件60也具有传感器插口，其中安装有传感器98。传感器98是一种组合的温度和流量传感器，用于检测通过出口20从热交换器6流出、经由流路34进入第一连接接头26的已加热非饮用水的温度和流量。需要说明的是，前面所述的温度传感器94、96在必要时也可以作为组合的温度和流量传感器使用。
通过传感器98，一方面可以检测流出的非饮用水的温度，并基于该温度以及由温度传感器94检测到的加热介质的温度，来确定所需加热介质的体积流量，并相应地驱动第一循环泵46。为此所需要的用于循环泵46的控制装置或调节装置优选作为调节或控制电子器件集成在循环泵46中。
传感器94、96和98通过电气线路99与构成数据采集模块的传感器箱100相连接。传感器箱100采集由传感器94、96和98所提供的数据。如图13所示，传感器箱100将采集到的数据提供给控制单元101使用，在该实施例中，控制单元101集成在泵机组46的控制电子器件中。为此，在传感器箱100中设置输出接口102，并在控制单元101中设置对应的输入接口104。输出接口102和输入接口104在此构成为功能接口，其允许从传感器箱100到位于泵机组46中的控制单元101进行无线信号传输。这可以使泵机组46以及传感器94、96和98的连接非常简单，因为这样就不必与泵机组46直接连接。因此，传感器94、96和98可以不依赖于循环泵46地连接和布线，并且循环泵46在需要时也可以很容易地进行更换，而不会妨碍传感器的电缆连接。优选循环泵46中的控制单元101不仅控制或调节循环泵46，而且还控制或调节循环泵76，为此，循环泵46中的控制单元101优选同样可以通过无线电(Funk)与循环泵76或其控制装置进行无线通讯。因此，两个循环泵46和76都非常容易连接，因为仅仅需要用于电源供应的电气连接。用于控制的全部通讯都是无线进行的。
在数据采集模块100或传感器盒100中，还可以对由传感器94、96和98所提供的信号进行信号处理，以便以预先确定的格式将所需要的数据提供给控制装置101。控制单元101通过输入接口104优选只读取来自输出接口102的控制所需的最新数据，从而可以将数据通讯限制在最低程度上。
控制单元101优选还承担对在使用非饮用水循环模块74时由循环泵76所引起的循环的控制：当温度传感器94对由蓄热器4所供应的加热介质的温度进行检测所测得的温度低于预设的边界值时，使用于循环的循环泵76停机。通过这种方式可以防止由于非饮用水循环而使蓄热器4过度冷却，而且当对蓄热器4的供热例如由于在太阳能模块上缺乏日射而过低时，这种循环可以被中断。
控制单元101这样控制循环泵46的运行：当给出用于非饮用水加热的热量需求时，首先接通循环泵46，从而使加热介质从蓄热器4输送到热交换器6。如果不设置非饮用水循环模块74，这种非饮用水的热量需求将通过组合温度流量传感器98进行检测。如果该传感器检测到在流路中通过连接件60的流动，即非饮用水流，则意味着，用于热的非饮用水的水龙头被打开，从而使冷的非饮用水通过连接口38流入，并给出用于非饮用水加热的热量需求。因此在这种情况下，控制单元101可以使循环泵46投入运行。
如果设置非饮用水循环模块74，则可以不检测非饮用水需求，因为当非饮用水的水龙头没有打开时，传感器98也可以根据由第二循环泵76引起的循环来检测流动。在这种情况下，传感器98可以只检测由热交换器6流出的非饮用水的温度，当该温度低于预设的边界值时，接通循环泵46，将加热介质输送到热交换器6并因此使循环的非饮用水被加热，以平衡由于循环造成的热量流失。
为了在这种情况下检测由于水龙头7打开而带来的非饮用水需求，使用温度传感器96。如图11示意性所示，该温度传感器并没有精确地设置在基础元件28中流动通道32的节点上，而是从该节点出发朝连接口38偏移，在此，来自连接口36和38以及40的流动通道部分会聚于该节点上。也就是说，温度传感器96位于用于输送冷的非饮用水的流动通道部分中。当用于已加热非饮用水的水龙头被打开时，这将导致冷的非饮用水在该管道部分中流动，从而正如由图12中的下面的曲线所看到的那样，温度传感器96在向连接口38伸展的第一流动通道32的部分中检测到温度下降。在检测这种温度下降时，控制单元101接通循环泵46，以输送加热介质。在图12中示出了多个连续的非饮用水要求，这些要求又分别导致温度下降，并且在对已加热的非饮用水的要求结束时，会再次造成温度上升，这是因为存在于设置温度传感器96的管道部分中的水又被加热。
温度传感器96在第二连接接头30中稍高地设置于节点的上方，流路或流动通道32的部分从连接口36、38和40汇集在该节点上。通过这种方式将确保，当用于非饮用水的水龙头被关闭并因此而不存在流动时，再次利用由循环泵46造成的从连接口40向入口16流动的循环的非饮用水，通过热传递对在设置有传感器96的管道部分中的水缓慢加热。
如上所述，热交换器6构成非饮用水加热单元2的承载元件，连接接头26、30、48，必要时还有50，与泵46，必要时还有76以及传感器箱100一起固定在热交换器6上。由此使非饮用水加热单元2形成集成的模块，该集成模块可以作为预制单元安装在加热设备或加热系统中。将循环泵46和76与热交换器6相关地设置为，使其转动轴线平行于板的表面延伸，特别是平行于外板13的表面延伸。为了能够将其上安装有部件的热交换器6以其侧面固定在蓄热器4上，或者固定在加热设备的其他元件上，在热交换器6上安装蹬状的保持装置106。蹬106一方面构成固定装置，用于在蓄热器4上固定；此外还构成把手件108，整个非饮用水加热单元2都可以抓在该把手件上，由此能够使整个装置的操作在安装过程中非常简单。
图14示出非饮用水加热单元2的一种具体设置。在这种设置中，为了能够满足更大的非饮用水需求，四个如上所述的非饮用水加热单元2级联状地并联连接。在该实施例中示出了四个非饮用水加热单元2。但是需要指出的是，根据最大的非饮用水需求，也可以以相应的方式设置或多或少的非饮用水加热单元2。在所示出的实施例中，所有的非饮用水加热单元2都由共有的蓄热器4供给加热介质。非饮用水加热单元2的设计完全相同。根据如图1、图2、图4、图7、图8和图11所示的实施方式设置图14中与蓄热器4相邻的第一非饮用水加热单元2，即，该非饮用水加热单元2具有非饮用水循环模块74。具有第二循环泵46的非饮用水循环模块74与循环管道90相连接。循环管道90连接在位于最远端的水龙头7上，而水龙头7位于用于已加热非饮用水的管道DHW上。通过这种方式可以使已加热的非饮用水通过整个向水龙头7供给已加热非饮用水的管道系统进行循环。这种具有非饮用水循环模块74的非饮用水加热单元2的功能基本上与上面的描述一样。其余三个非饮用水加热单元2被构造为，没有非饮用水循环模块74，如图5所示。
如图14所示，每个非饮用水加热单元2都具有集成在循环泵46中的控制单元101以及单独的传感器箱100。多个非饮用水循环模块2的各自的控制单元101通过无线接口(Funkschnittstellen)110(见图13)相互通讯。在第一非饮用水加热单元2中，无线接口110也可用于与第二循环泵76、必要时还有转向阀66进行通讯。当然也可以通过传感器箱100控制转向阀66，为此使转向阀66通过电气连接导线与传感器箱100相连接。
所有的非饮用水加热单元2的控制单元101都构造为相同的，并共同执行对级联配置的控制，现在参照图15对其做更详细地描述。
在图15中示出了四个非饮用水加热单元2，分别为M1、M2、M3和M4。在设置在下方的小方块中，通过数字1至4表示非饮用水加热单元2的启动顺序。在启动顺序中排在位置1上的非饮用水加热单元2(在第一步中为M2)起主导作用，即，这个起主导作用的非饮用水加热单元2，或者说其控制单元101，还策动其他非饮用水加热单元2的接通和断开。
如果出现对非饮用水的请求，即水龙头7被打开时，上述起主导作用的非饮用水加热单元2通过组合温度-流量传感器98进行检测。对于通过M2至M4表示的非饮用水加热单元2，在图14中所示出的非饮用水加热单元2没有非饮用水循环模块74。具有非饮用水循环模块74的非饮用水加热单元2是在图15中表示为M1的模块。该模块起主导作用。如果现在该主导模块在步骤A中探测到非饮用水要求，则该非饮用水加热单元2首先投入运行，即，循环泵46将加热介质输送到对应的热交换器6中。如果现在从步骤B到步骤C断开非饮用水要求，则该起主导作用的非饮用水加热单元2在步骤C中继续被加热。如果现在从步骤C到步骤D中，通过打开水龙头7而重新出现非饮用水要求，则可使起主导作用的非饮用水加热单元2(M2)再次投入运行。如果现在由于打开例如其他的水龙头7而使非饮用水要求增加，则在步骤E中启动下一个非饮用水加热单元2，在此，起主导作用的非饮用水加热单元2(M2)的控制单元101向处于启动序列的第二位置(在此为M3)的非饮用水加热单元2发送开始运行的信号。然后，其控制单元101相应地使下一个非饮用水加热单元2(M3)的循环泵46投入运行，以向热交换器6供给加热介质。
如果现在从步骤E到步骤F再次停止非饮用水要求，那么非饮用水加热单元2关闭，并且各个非饮用水加热单元2的控制单元101重新确定彼此之间的启动顺序。这是按照以下方式发生的：按照启动顺序，现在使最后被接通的非饮用水加热单元2占据第一的位置，并使首先被接通的非饮用水加热单元2，也就是迄今为止起主导作用的非饮用水加热单元2回到最后的位置上(在此为M2)。也可以将主导作用相应地交换给在启动顺序中现在处于第一位置(M2)上的非饮用水加热单元2。通过这种方式可以确保均匀有规律地利用非饮用水加热单元2，并同时实现，使首先投入运行的非饮用水加热单元2优选是仍然具有余热的非饮用水加热单元2。具有非饮用水循环模块74的非饮用水加热单元2始终保持在启动序列的最后位置，即，其只在最大负荷时接通，并只用于对循环的非饮用水加热。如果非饮用水加热单元2损坏或脱落，那么其将完全从启动序列中删除，即根本不再投入运行。这将全部通过相同的控制单元101相互之间的通讯实现，从而可以省去中央控制器。
当非饮用水加热单元2不加热非饮用水时，为了关闭该非饮用水加热单元2，还在每个非饮用水加热单元2的用于冷的非饮用水DCW的输入管道中设置在上述图1至图13中未示出的阀门112。通过控制单元101的传感器箱100对阀门112进行控制。阀门112优选通过电气连接线与传感器箱100相连接，而控制单元101通过位于传感器箱100上的输入接口104和输出接口102传送信号，以打开和关闭阀门112。当阀门112关闭时，将实现没有非饮用水流过相应的热交换器6，从而防止冷的非饮用水通过未使用的非饮用水加热单元2的热交换器6流入用于已加热的非饮用水DHW的输出管道中。
现在参照图16对在上述非饮用水加热单元2中的已加热非饮用水DHW的温度调节进行说明。在控制单元101中设置调节器114，并预先给定已加热非饮用水DHW的设定温度Tref。该设定温度例如在循环泵46中的控制单元101上是可调的。为此，可以在循环泵46上设置控制元件。替代地也可以通过无线接口，例如红外线或无线电，借助于远程控制或设备自动化进行调节。用设定温度减去由传感器98所测得的已加热非饮用水DHW的实际温度TDHW。所得到的差作为调节差值(Regeldifferenz)ΔT输送给调节器14。由该调节器给出循环泵76的设定转速ωref，由此实现对循环泵46的控制，从而使循环泵76向热交换器6输送体积流量为QCH的加热介质。然后在热交换器6中对流入的冷非饮用水DCW进行加热，从而在热交换器6的输出侧获得出口温度TDHW。然后，正如所描述的那样，利用传感器98检测该实际值TDHW，并再次输送到调节器。也就是说，根据本发明，循环泵46的转速以及加热介质的体积流量QCH依据热的非饮用水的出口温度进行调节。
此外，为了实现快速响应特性，在该实施例中，在调节器14中设置扰动前馈为此还通过传感器98检测非饮用水的体积流量，并将该非饮用水体积流量QDHW作为扰动前馈给调节器114。此外，通过温度传感器94检测由循环泵46输送给热交换器6的加热介质的温度TCHin，并将其作为扰动前馈给调节器114。考虑到该干扰，对循环泵46的设定转速ωref进行相应地调整，从而可以例如根据更冷的加热介质和/或更大的非饮用水体积流量均匀地提高循环泵46的转速，以便更快地达到待加热非饮用水所需要的设定温度Tref。另一个影响非饮用水温度TDHW的干扰或参数是所流入的冷的非饮用水DCW的温度TDCW。但是在所示出的实施例中，并不将该参数作为扰动前馈给调节器114，因为该冷水温度一般基本上是恒定的。但是也可以考虑，当冷水温度波动很大时，将TDCW作为扰动前馈给调节器114。
附图标记列表
2非饮用水加热单元
4蓄热器
6热交换器
7水龙头
8壳体
10用于加热介质的第一流路
12用于非饮用水的第二流路
13外部板
14入口
16出口
18入口
20出口
22加热介质的温度曲线
24非饮用水的温度曲线
26第一连接接头
28基础元件
30第二连接接头
32，34流动通道
36，38，40连接口或管道接口
42密封件
44供应管道
46第一循环泵
48第三连接接头
50第四连接接头
52流动通道
54，56，58连接口或管道接口
60连接件
62管道接口
64管道
66换向阀
68，70接口
72冷水管道
74非饮用水循环模块
76第二循环泵
78连接件
80管
81插口
82连接元件
84管接件
86，88连接口
90循环管道
92传感器插口
94，96温度传感器
97节点
98传感器
99导线
100传感器箱
101控制单元或控制和调节电子器件
102输出接口
104输入接口
106蹬
108手柄
110无线接口
112阀门
DCW冷的非饮用水
DHW热的非饮用水
CHO热加热介质，加热介质输送
CHR冷加热介质，加热介质回流
Tref设定温度
TDHW已加热非饮用水的温度
TDCW冷的非饮用水的温度
TCHin加热介质的温度
QDHW非饮用水体积流量
QCH加热介质体积流量
ΔT调节差
ωref设定转速

Claims (17)

1.一种设计用于供热设备中的非饮用水加热单元(2)，其具有：至少一个热交换器(6)，该热交换器具有用于加热介质的第一流路(10)和用于待加热的非饮用水的第二流路(12)；以及用于所述加热介质的第一循环泵(46)，其与所述热交换器(6)的第一流路(10)相连接并固定在所述热交换器(6)上，其特征在于，将第二循环泵(76)固定在所述热交换器(6)或与该热交换器(6)连接的连接接头或固定插口上，用作已加热的非饮用水的环流泵，所述非饮用水加热单元具有附加的管道接口，用以连接需要供应非饮用水的建筑物的一个或多个循环管道，其中，在所述热交换器(6)上，在所述第二流路(12)的入口上设置连接接头(30)，所述第二流路(12)的入口上设置的连接接头(30)具有用于非饮用水管道的管道接口(38)，并与所述第二循环泵(76)的接口相连接。
2.如权利要求1所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述第一循环泵(46)通过第一接口与所述热交换器(6)的第一流路(10)连接，并通过第二接口与用于所述加热介质的管道接口(38)连接。
3.如权利要求1所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述第二循环泵(76)通过第一接口与用于循环管道(90)的管道接口(88)连接，并通过第二接口与用于非饮用水管道的管道接口或与所述热交换器(6)的第二流路(12)相连接。
4.如权利要求2所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述第二循环泵(76)通过第一接口与用于循环管道(90)的管道接口(88)连接，并通过第二接口与用于非饮用水管道的管道接口或与所述热交换器(6)的第二流路(12)相连接。
5.如权利要求1至4中任一项所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述热交换器(6)是板式热交换器。
6.如权利要求5所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述第一循环泵(46)和/或第二循环泵(76)的转动轴线(X)平行于所述热交换器(6)的板延伸。
7.如权利要求1至4中任一项所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述第一循环泵(46)和所述第二循环泵(76)设置在所述热交换器(6)的两个彼此相对的侧面上。
8.如权利要求7所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述彼此相对的侧面由板式热交换器(6)的外板(13)构成。
9.如权利要求1所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述第二流路(12)的入口上设置的连接接头(30)的管道接口(38)设置用于连接冷水管。
10.如权利要求1至4中任一项所述的非饮用水加热单元，其特征在于，在所述第二流路(12)的入口上设置的连接接头(30)的流路中设置温度和/或流量传感器(96)。
11.如权利要求10所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述第二流路(12)的入口上设置的连接接头(30)具有流动通道，该流动通道具有通向所述用于非饮用水管道的管道接口(38)的第一通道部分和通向所述第二循环泵(76)的第二通道部分，该两部分相聚于节点(97)上，其中，所述温度和/或流量传感器(96)与所述节点(97)间隔开地位于所述第一通道部分中。
12.如权利要求1至4中任一项所述的非饮用水加热单元，其特征在于，在所述热交换器(6)上设有紧固件(50)，至少一个与所述第二循环泵(76)相连接的管道(80)固定在该紧固件上。
13.如权利要求1至4中任一项所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述第二循环泵(76)构成为可拆卸的，其中，设置通向所述第二循环泵(76)的接口(40)的连接接头(30)，该通向所述第二循环泵(76)的接口(40)的连接接头(30)具有用于所述第二循环泵(76)的可封闭的接口。
14.如权利要求1至4中任一项所述的非饮用水加热单元，其特征在于，设置至少一个传感器，所述传感器与数据采集模块(100)相连接，所述数据采集模块具有输出接口(102)，该输出接口构造为，与所述第一循环泵和所述第二循环泵中的至少一个的控制单元(101)的输入接口(104)进行通讯。
15.如权利要求14所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述至少一个传感器是温度和/或流量传感器(94，96，98)。
16.如权利要求1至4中任一项所述的非饮用水加热单元，其特征在于，在所述热交换器(6)上安装止动装置(106)，该止动装置用于固定所述非饮用水加热单元(2)。
17.如权利要求16所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述止动装置被构造为固定夹。
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