DE10036452A1

DE10036452A1 - Heating system has at least one heat exchanger in consumable water circulation line that conducts consumable water and heating medium used to heat heating bodies

Info

Publication number: DE10036452A1
Application number: DE2000136452
Authority: DE
Inventors: Franz Josef Boeckl; Dietmar Stampfer
Original assignee: Stampfer & Boeckl Ingenie GmbH
Current assignee: TECHNOLOGIE & GEBAEUDE ENTWICKLUNG GMBH, FRANKENMAR
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2001-03-29
Also published as: AT409033B; ATA131999A

Abstract

The system has a consumable water tank, a circulation line (4) for supplying hot water taps, at least one heater, preferably for the upper part of the hot water tank and several heating bodies for heating the building. At least one heat exchanger (9) in the circulation line conducts consumable water and a heating medium that is used to heat the heating bodies (15). Each floor, dwelling or group of heating bodies may have its own heating circuit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizungssystem zur Beheizung von Gebäuden mit einem Brauch wasserspeicher, einer Zirkulationsleitung zur Versorgung der Warmwasserentnahmestellen des Gebäudes, mindestens einer Heizeinrichtung, die mit einem Wärmetauscher in Verbin dung steht, um den Inhalt des Brauchwasserspeichers vorzugsweise im oberen Bereich zu erwärmen, sowie mit mehreren Heizkörpern zur Beheizung des Gebäudes.The invention relates to a heating system for heating buildings with a custom water storage, a circulation line to supply the hot water tapping points of the building, at least one heating device connected to a heat exchanger dung stands to the contents of the hot water tank preferably in the upper area heat, as well as with several radiators for heating the building.

Es ist bekannt, die Beheizung eines Gebäudes mit der Brauchwarmwasserversorgung zu kom binieren. So sind beispielsweise Brauchwasserspeicher bekannt, die über Wärmetauscher vom Heizungssystem erwärmt werden. Bei solchen Systemen werden die Warmwasserentnahme stellen durch Brauchwarmwasserleitungen mit dem Brauchwasserspeicher verbunden. Bei größeren Gebäuden mit zentraler Brauchwarmwasserversorgung ist es dabei erforderlich, die Brauchwarmwasserleitung als Zirkulationsleitung auszuführen, in der ständig Warmwasser zirkuliert. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass auch dann, wenn über einen längeren Zeit raum kein Warmwasser entnommen worden ist, an den einzelnen Entnahmestellen sofort warmes Wasser zur Verfügung steht. Neben dieser Zirkulationsleitung ist ein eigenes Lei tungssystem zur Versorgung der einzelnen Heizkörper des Gebäudes erforderlich. Als Heiz körper im Sinne der Erfindung werden allgemein nicht nur an der Wand befestigte Platten heizkörper, also Radiatoren, bezeichnet, sondern auch Fußbodenheizungen, Wandheizungen oder dgl. Solche Heizungs- und Brauchwarmwassersysteme sind relativ aufwendig und insbe sonders bei Verwendung alternativer Energien, wie etwa Solarenergie oder Energie aus Wär merückgewinnungsanlagen, ist die Nutzung überschüssiger Energie aus solchen Anlagen für den Raumheizbetrieb nicht möglich.It is known to heat the building with the domestic hot water supply binieren. For example, domestic hot water tanks are known, which use heat exchangers Heating system. With such systems, the hot water withdrawal connected to the domestic hot water tank by domestic hot water pipes. At larger buildings with a central hot water supply, it is necessary that Domestic hot water pipe to run as a circulation pipe in which there is always hot water circulates. This ensures that even if for a long time no hot water has been drawn out at the individual tapping points immediately warm water is available. In addition to this circulation line is a separate lei system to supply the individual radiators in the building. As a heater Body in the sense of the invention are generally not only wall-mounted panels radiators, i.e. radiators, but also underfloor heating, wall heating or the like. Such heating and domestic hot water systems are relatively complex and esp especially when using alternative energies, such as solar energy or energy from heat recovery plants, is the use of excess energy from such plants for room heating operation not possible.

Aus der EP 0 197 027 A ist ein Warmwasserbereitungssystem bekannt, bei dem das Brauch warmwasser in den einzelnen Wohneinheiten dezentral über einen Wärmetauscher bereitet wird, der von dem Heizungssystem versorgt wird. Ein solches System ist jedoch zur Nutzung alternativen Energien (Solar, Wärmerückgewinnung) mit höchsten Wärmeerträgen ungeeignet.From EP 0 197 027 A a water heating system is known in which the custom hot water is decentrally prepared in the individual residential units via a heat exchanger which is supplied by the heating system. However, such a system is for use alternative energies (solar, heat recovery) with the highest heat yields unsuitable.

Aus dem Prospekt "Zortström: Wir sind spezialisiert auf das Sammeln und Verteilen von Wärme und Kälte" der Fa. Rembert Zortea Gebäudetechnik, Hohenems, sind verschiedene Heizungssysteme bekannt, bei denen die Wärme für die Heizkreisläufe zumindest teilweise aus einem Brauchwasserspeicher entnommen wird. Die erforderlichen Schaltungen sind auf wendig und es ist erforderlich, die einzelnen Wohneinheiten eines Gebäudes sowohl mit Brauchwasser als auch mit Heizungsmedium zu versorgen.From the brochure "Zortström: We specialize in collecting and distributing Heat and cold "from Rembert Zortea Gebäudetechnik, Hohenems, are different Heating systems known in which the heat for the heating circuits is at least partially is removed from a domestic hot water tank. The necessary circuits are on manoeuvrable and it is necessary to use both the individual residential units of a building with both To supply domestic water as well as heating medium.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Heizungs system der oben beschriebenen Art so weiterzubilden, dass eine möglichst gute Ausnützung der zur Verfügung stehenden Energie insbesonders aus Solar- und Wärmerückgewinnungs anlagen möglich ist. Weiters soll eine einfache und robuste Ausführung erreicht werden, die mit geringem Aufwand herstellbar ist wobei der Verrohrungsaufwand minimiert wird. The object of the present invention is to avoid these disadvantages and a heating system of the type described above so that the best possible use of the available energy, especially from solar and heat recovery plants is possible. Furthermore, a simple and robust design should be achieved that can be produced with little effort, the piping effort being minimized.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Verlauf der Zirkulationsleitung mindestens ein Hei zungswärmetauscher vorgesehen ist, der einerseits vom Brauchwasser durchströmt ist und an dererseits von einem Heizungsmedium durchströmt ist, das zur Erwärmung der Heizkörper dient. Auf diese Weise ist es möglich, das gesamte Energiemanagement sowohl für die Behei zung als auch für die Brauchwarmwasserversorgung über einen einzigen Brauchwasserspei cher durchzuführen. Die Steuerung der Anlage wird wesentlich vereinfacht, und es kann auch der Gesamtaufbau des notwendigen Rohrleitungssystems einfacher und kostengünstiger ge staltet werden.According to the invention, it is provided that at least one heater in the course of the circulation line tion heat exchanger is provided, which is flowed through on the one hand by the process water and on is flowed through by a heating medium that heats the radiator serves. In this way it is possible to do the entire energy management for both the Behei as well as for domestic hot water supply via a single domestic hot water tank to perform. The control of the system is simplified considerably, and it can too the overall structure of the necessary piping system is simpler and less expensive be designed.

Die aus der EP 0 197 027 A bekannte Lösung unterscheidet sich grundlegend von der vorlie genden Erfindung, wobei folgende Merkmale der Erfindung wesentlich sind:
The solution known from EP 0 197 027 A differs fundamentally from the present invention, the following features of the invention being essential:

- Central instead of decentralized domestic hot water preparation;
- Heat transfer hot water and not heating medium;
- Collector cooling with process water (10 °) instead of collector cooling with heating return (40 °);
- Central energy buffer storage as an energy management system.

Die Regelung der Heiz- sowie der Brauchwarmwassertemperatur ist beim bekannten System stark erschwert.The regulation of the heating and the domestic hot water temperature is in the known system very difficult.

Vorzugsweise sind mehrere Gruppen von Heizkörpern vorgesehen, die mit einer Umwälz pumpe und einem Heizungswärmetauscher verbunden sind und die einen geschlossenen Heizkreislauf bilden. Eine besonders vorteilhafte Lösung ist in diesem Zusammenhang dann gegeben, wenn jedem Stockwerk oder jeder Wohneinheit oder jeder Heizgruppe des Gebäudes ein eigener Heizkreislauf zugeordnet ist. Auf diese Weise brauchen die einzelnen Stockwerke oder Wohneinheiten untereinander bzw. mit dem Brauchwasserspeicher nur über die Zirkula tionsleitung verbunden werden. Eine gesonderte Heizungsleitung ist nicht erforderlich, was den Herstellungs- und Wartungsaufwand verringert. Wenn die einzelnen Heizkreisläufe mit Wärmemengenzählern ausgestattet sind, ist eine genaue verbrauchsbezogene Abrechnung der Heizkosten möglich.Preferably, several groups of radiators are provided, which have a circulation pump and a heating heat exchanger are connected and the one closed Form heating circuit. A particularly advantageous solution is then in this context given if every floor or apartment or heating group of the building a separate heating circuit is assigned. In this way, the individual floors need or residential units with each other or with the domestic hot water tank only via the circula tion line. A separate heating pipe is not necessary, which reduces manufacturing and maintenance costs. If the individual heating circuits with Heat meters are equipped, an exact consumption-based billing of the Heating costs possible.

Weiters ist es im Sinn des möglichst einfachen Aufbaus des gesamten Heizungssystems vor teilhaft, wenn die Wärmezufuhr zu den Heizkörpern ausschließlich über die Heizungswärme tauscher erfolgt.Furthermore, it is in the sense of the simplest possible structure of the entire heating system partial if the supply of heat to the radiators is solely via the heating exchanger takes place.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass als Heizeinrichtung eine thermische Solaranlage vorgesehen ist. Der Wirkungsgrad von Sonnen kollektoren ist um so höher je niedriger das Temperaturniveau ist, mit dem sie betrieben wer den. Die Austrittstemperatur aus einem Sonnenkollektor ist nach unten hin dadurch begrenzt, dass eine minimale Temperaturdifferenz zu dem Medium gegeben sein muß, das die Wärme aufnimmt. Die Eintrittstemperatur kann jedoch abgesenkt werden, wenn das Solarmedium vor dem Eintritt in den Sonnenkollektor so weit als möglich abgekühlt wird. Dies ist mit dem er findungsgemäßen System sehr gut möglich, da durch das frisch zulaufende Brauchwasser eine Abkühlung auf etwa 10°C möglich ist, was die mittlere Temperatur des Sonnenkollektors entsprechend absenkt.In a particularly preferred embodiment variant of the invention it is provided that as Heating device a thermal solar system is provided. The efficiency of suns The lower the temperature level at which they are operated, the higher the collectors the. The lower exit temperature from a solar collector is limited by that there must be a minimal temperature difference to the medium that is the heat records. However, the inlet temperature can be lowered if the solar medium is in front the entrance to the solar collector is cooled as much as possible. This is with him system according to the invention is very possible because the freshly coming in process water Cooling down to about 10 ° C is possible, which is the average temperature of the solar panel lowered accordingly.

Besonders günstig ist es dabei, wenn als weitere Heizeinrichtung eine mit sonstigen Brenn stoffen oder mit Fernwärme betriebene Heizeinrichtung vorgesehen ist, die das Brauchwasser über einen externen Wärmetauscher erwärmt. Auf diese Weise kann die Beheizung und das Warmwasserangebot bei länger andauernder mangelnder Sonneneinstrahlung gesichert wer den. Der externe Wärmetauscher ermöglicht einen einfachen Aufbau des Brauchwasserspei chers.It is particularly advantageous if another heater is used as a further heating device fabrics or with district heating is provided, the domestic water heated by an external heat exchanger. In this way, the heating and that Hot water supply in the event of prolonged lack of insolation secured the. The external heat exchanger enables the hot water tank to be set up easily chers.

Ein gleichmäßiges Brauchwarmwasserangebot auch bei schwankender Heizleistung kann da durch sichergestellt werden, das der Heizungswärmetauscher in der Zirkulationsleitung stromabwärts der Warmwasserentnahmestellen angeordnet ist.A constant supply of domestic hot water even with fluctuating heating output can be there by ensuring that the heating heat exchanger in the circulation line is arranged downstream of the hot water tapping points.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der Brauchwasserspeicher aus ferritischem Stahl mit kathodischem Korrosionsschutz hergestellt ist. In überraschender Weise hat sich herausgestellt, dass bei einer solchen Lösung die Gefahr der Ausbildung von Legionellen oder anderer Keime völlig vermieden wird. Bei Brauchwasserspeichern, die solar erwärmt werden, ist diese Gefahr allgemein gegeben, da oft über längere Zeiträume eine rela tiv niedriges Temperaturniveau vorliegt. Bei der erfindungsgemäßen Lösung dürfte die ge ringe Spannung im Brauchwasserspeicher, die sich zwischen der Opferanode und den Stahl teilen aufgrund der elektrochemischen Spannungsreihe ausbildet, das Wachstum solcher Keime nachhaltig verhindern. Außerdem wird auf diese Weise das Rohrleitungssystem eben falls vor Korrosion geschützt.A preferred embodiment of the invention provides that the domestic hot water tank is made of ferritic steel with cathodic corrosion protection. In a surprising way Weise has shown that with such a solution there is a risk of developing Legionella or other germs is completely avoided. For domestic hot water tanks, the solar this danger is generally present, since a rela tiv low temperature level is present. In the solution according to the invention, the ge rings tension in the domestic hot water tank, which is between the sacrificial anode and the steel share due to the electrochemical series of voltages, the growth of such Sustainably prevent germs. It also makes the piping system level if protected against corrosion.

Ein besonders einfacher Aufbau des Systems wird erreicht, wenn die Wärmespeicherung sowie Wärmeeintrag und Wärmeentnahme ausschließlich durch den Brauchwasserspeicher erfolgt. Der Brauchwasserspeicher dient dabei als zentraler Energie verteiler.A particularly simple structure of the system is achieved when the heat storage as well as heat input and extraction only by the Domestic hot water tank is done. The domestic hot water tank serves as the central energy distributor.

In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The present invention is explained in more detail below on the basis of the exemplary embodiment shown in the figure.

Das schematisch dargestellte Heizungssystem besteht aus einem Brauchwasserspeicher 1, der aus ferritischem Stahlblech hergestellt ist. Im unteren Bereich ist ein Kaltwasseranschluß 2 vorgesehen, über den der Brauchwasserspeicher 1 mit dem öffentlichen Wasserleitungsnetz in Verbindung steht. Das erwärmte Brauchwasser wird über einen im oberen Bereich des Brauchwasserspeichers 1 angebrachten Warmwasseranschluß 3 entnommen. Mit 4 ist insge samt eine Zirkulationsleitung bezeichnet, die aus einer Brauchwarmwasserleitung 5 und einer Rücklaufleitung 6 besteht. Die Zirkulationsleitung 4 erstreckt sich über die zu versorgenden Stockwerke eines Gebäudes, wobei in der Figur jedoch aus Gründen der Vereinfachung nur ein Stockwerk dargestellt ist. In diesem Stockwerk zweigt von der Zirkulationsleitung 4 eine Zweigleitung 7 ab, an der einzelne Warmwasserentnahmestellen 8 angeordnet sind. Danach durchströmt das Brauchwarmwasser einen Heizungswärmetauscher 9, um in einer Rücklauf zweigleitung 10 wieder in die Rücklaufleitung 6 einzumünden. Eine Umwälzpumpe 11 hält den Kreislauf in der Zirkulationsleitung 4 aufrecht.The heating system shown schematically consists of a domestic hot water tank 1 , which is made of ferritic steel sheet. In the lower area, a cold water connection 2 is provided, via which the domestic hot water tank 1 is connected to the public water supply network. The heated service water is withdrawn via a hot water connection 3 provided in the upper area of the service water tank 1 . 4 with a total of a circulation line is referred to, which consists of a domestic hot water line 5 and a return line 6 . The circulation line 4 extends over the floors of a building to be supplied, but only one floor is shown in the figure for reasons of simplification. On this floor, a branch line 7 branches off from the circulation line 4 , on which individual hot water tapping points 8 are arranged. Then the domestic hot water flows through a heating heat exchanger 9 in order to re-branch line 10 in a return line in the return line 6 . A circulation pump 11 maintains the circuit in the circulation line 4 .

In dem Heizungswärmetauscher 9 wird ein Heizungsmedium erwärmt, das durch eine Hei zungspumpe 12 in einem Heizleitungssystem 13 umgewälzt wird. Durch dieses Heizleitungs system 13 wird ein Heizkreisverteiler 14 versorgt, der die einzelnen Heizkörper 15 ansteuert, von denen einer stellvertretend dargestellt ist.In the heating heat exchanger 9 , a heating medium is heated, which is circulated by a heating pump 12 in a heating line system 13 . This heating line system 13 supplies a heating circuit distributor 14 which controls the individual radiators 15 , one of which is shown as a representative.

Der Heizungswärmetauscher 9, die Umwälzpumpe 11, der Heizkreisverteiler 14 und nicht dargestellte Absperrorgane, Wärmemengenmesser oder andere Meßgeräte sind räumlich in vorteilhafter Weise in einer Übergabestation zusammengefaßt, was die Montage und die In standhaltung wesentlich erleichtert. In der Figur ist die Übergabestation mit unterbrochenen linien angedeutet und mit 26 bezeichnet. In die Übergabestation münden die Zweigleitung 7 und die Rücklaufzweigleitung 10 ein, und es führen Leitungen zu Heizkörpern 15 und Warmwasserentnahmestellen 8 heraus.The heating heat exchanger 9 , the circulating pump 11 , the heating circuit distributor 14 and shut-off elements, heat meters or other measuring devices, not shown, are advantageously combined in one space in a transfer station, which considerably simplifies assembly and maintenance. In the figure, the transfer station is indicated by broken lines and designated by 26. The branch line 7 and the return branch line 10 open into the transfer station, and lines lead to radiators 15 and hot water tapping points 8 .

Das Wasser im Brauchwasserspeicher 1 wird durch einen Sonnenkollektor 16 erwärmt, der in einem Solarkreislauf 17 mit einer Umwälzpumpe 18 angeordnet ist. Im Brauchwasserspeicher 1 sind Rohrwärmetauscher 19 angeordnet, die von dem erwärmten Solarmedium durchströmt werden. Ein elektronisch angesteuertes Umschaltventil 20 steuert die Höhe der Einspeisung des Solarmediums in die Rohrwärmetauscher 19 in Abhängigkeit von der Temperaturschich tung im Brauchwasserspeicher 1. Weiters ist die Möglichkeit einer konventionellen Nachhei zung des Brauchwassers durch Fernwärme oder einem konventionellen Heizkessel, der mit fossilen Brennstoffen, wie Öl, Gas oder festen Brennstoffen, betrieben ist, gegeben. Die Wärme wird über einen Wärmetauscher 21 zugeführt, der das Brauchwasser erwärmt, das an einer ersten Entnahmestelle 22 im oberen Drittel des Brauchwasserspeichers 1 entnommen wird und über eine Umwälzpumpe 23 in einen Rückspeisungsanschluß 24 im oberen Bereich des Brauchwasserspeichers 1 rückgeführt wird. Eine Opferanode zur Bereitstellung eines ka thodischen Korrosionsschutzes ist in der Figur schematisch mit 25 eingezeichnet.The water in the service water tank 1 is heated by a solar collector 16 which is arranged in a solar circuit 17 with a circulation pump 18 . In the water heater 1 , tubular heat exchangers 19 are arranged, through which the heated solar medium flows. An electronically controlled changeover valve 20 controls the amount of feed of the solar medium into the tubular heat exchanger 19 as a function of the temperature layer in the domestic hot water tank 1 . Furthermore, there is the possibility of conventional reheating of the domestic water by district heating or a conventional boiler that is operated with fossil fuels such as oil, gas or solid fuels. The heat is supplied via a heat exchanger 21 , which heats the service water, which is removed at a first removal point 22 in the upper third of the service water tank 1 and is returned via a circulation pump 23 to a regeneration connection 24 in the upper region of the service water tank 1 . A sacrificial anode for providing cathodic corrosion protection is shown schematically at 25 in the figure.

Es wird angemerkt, dass in der schematischen Darstellung zum Zweck der Vereinfachung notwendige aber nicht erfindungsgemäße Bauteile wie Absperrventile, Druckausgleichsbe hälter, Sensoren und dgl. weggelassen sind, da der Heizungsfachmann solche Bauteile in Ab hängigkeit von der jeweiligen Situation vorsieht.It is noted that in the schematic representation for the purpose of simplification necessary but not inventive components such as shut-off valves, pressure compensation Containers, sensors and the like are omitted, because the heating specialist such components in Ab depends on the respective situation.

Das erfindungsgemäße Heizungssystem ermöglicht es, durch Erzielung einer optimalen Tem peraturschichtung im Brauchswasserspeicher 1 und durch maximale Abkühlung des Solarme diums höchste Erträge im Solarbereich bzw. bei der Wärmerückgewinnung zu erwirtschaften. Weiters werden die Verluste minimiert und es wird das Speichervolumen bestmöglich ausge nützt. Durch den Entfall eines Großteils der Heizleitungen kann eine wesentliche Vereinfa chung des Aufbaus erreicht werden.The heating system according to the invention makes it possible, by achieving an optimal temperature stratification in the hot water tank 1 and by maximum cooling of the solar medium, to achieve the highest yields in the solar field or in heat recovery. Furthermore, the losses are minimized and the storage volume is used in the best possible way. By eliminating most of the heating cables, a significant simplification of the structure can be achieved.

Claims

1.Heating system for heating buildings with a domestic hot water tank ( 1 ), a circulation line ( 4 ) for supplying the hot water tapping points ( 8 ) of the building, at least one heating device which is connected to a heat exchanger ( 21 ) in order to the content of the domestic hot water tank ( 1 ) preferably to be heated in the upper area, as well as with several radiators ( 15 ) for heating the building, characterized in that in the course of the circulation line ( 4 ) at least one heating heat exchanger ( 9 ) is provided, which on the one hand flows through the process water and on the other hand is flowed through by a heating medium which serves for heating the radiators ( 15 ).

2. Heating system according to claim 1, characterized in that a plurality of groups of radiators ( 15 ) are provided which are connected to a circulation pump ( 12 ) and a heating heat exchanger ( 9 ) and form a closed heating circuit.

3. Heating system according to claim 2, characterized in that each floor, each housing unit or heating group in the building has its own heating circuit is arranged.

4. Heating system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heat supply to the radiators ( 15 ) takes place exclusively via the heating heat exchanger ( 9 ).

5. Heating system according to one of claims 1 to 4, characterized in that a thermal solar system ( 6 ) is provided as the heating device.

6. Heating system according to one of claims 1 to 4, characterized in that as Heating device, a heat recovery system is provided.

7. Heating system according to claim 5 or 6, characterized in that a heating device operated with fossil fuels or with district heating is provided as a further heating device, which heats the process water via an external heat exchanger ( 21 ).

8. Heating system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the heating heat exchanger ( 9 ) in the circulation line ( 4 ) downstream of the hot water tapping points ( 8 ) is arranged.

9. Heating system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the hot water tank ( 1 ) is made of ferritic steel with cathodic corrosion protection.