DE10122475A1 - Improving circulation in drinking water heating systems involves circulating in distribution network and charging hot water storage device using common circulation pump for both processes - Google Patents
Improving circulation in drinking water heating systems involves circulating in distribution network and charging hot water storage device using common circulation pump for both processesInfo
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Abstract
Description
Trinkwassererwärmungsanlagen werden nach dem Stand der Technik zur Temperaturhaltung in der Warmwasserleitung mit Zirkulationsleitung und Zirkulationspumpe ausgerüstet. Prinzipiell erfolgt die Aufladung des Trinkwassererwärmers, direkt oder indirekt befeuert, mittels integriertem Wärmeübertrager und gegebenenfalls separater Aufladepumpe oder mittels externem Wärmeübertrager und separater Aufladepumpe. Die Zirkulationspumpe wird hiervon unabhängig, meist nur zeitgesteuert, betrieben. Dieser Stand der Technik wird auch im System mit ggf. ungeregelter Fremdenergieeinspeisung wie Solarenergie, Wärme aus Festbrennstoffkessel, u. a. eingesetzt.According to the state of the art, drinking water heating systems are used for temperature maintenance in the hot water pipe equipped with circulation pipe and circulation pump. In principle, the DHW heater is charged, directly or indirectly, by means of integrated heat exchanger and, if necessary, a separate charging pump or by means of external heat exchanger and separate charging pump. The circulation pump is from this operated independently, mostly only time-controlled. This state of the art is also in the system with possibly uncontrolled external energy feed such as solar energy, heat Solid fuel boilers, u. a. used.
Für Systeme mit einem Speicher in Kleinanlagen funktioniert dieses System bis auf folgende Nachteile.For systems with a memory in small systems, this system works except for the following Disadvantage.
Trinkwasserspeicher in Kleinanlagen mit integriertem Wärmeübertrager erfordern gegebenenfalls eine sep. Aufladepumpe, um eine ganzheitliche Aufheizung des Speichers aus hygienischen Gründen (normative Vorgaben) oder aus wirtschaftlichen Gründen (Erhöhung der NL-Zahl) zu gewährleisten. Hierbei ergeben sich für diese Aufladepumpe investive Kosten sowie Betriebskosten zum Betrieb dieser Pumpe.Drinking water storage in small systems with integrated heat exchangers require if necessary, a separate supercharging pump in order to completely heat up the storage tank hygienic reasons (normative requirements) or for economic reasons (increase of NL number). This results in investment costs for this charging pump and operating costs for operating this pump.
Die Laufzeit der Aufladepumpe für den Aufheizvorgang des Speichers von Kaltwassereintrittstemperaratur TW (i. d. Regel 10°C) auf Trinkwasseraustrittstemperatur TWW (i. d. Regel 60°C) bestimmt auch den Zeitraum zur Abdeckung der Zirkulationsverluste des Systems von i. d. Regel 55°C auf 60°C.The running time of the charging pump for the heating process of the storage from Cold water inlet temperature TW (usually 10 ° C) to drinking water outlet temperature TWW (usually 60 ° C) also determines the period for covering the circulation losses of the Systems from i. d. Rule 55 ° C to 60 ° C.
Die Zirkulationspumpe, da zeitgesteuert, fördert bei ungeregelter Fremdenergienutzung unzulässig hohe Trinkwassertemperaturen größer 60°C in das Trinkwassernetz (Verbrühungsgefahr und erhöhte Wärmeverluste). Durch mechanische Temperaturbegrenzer hingegen, so genannte thermische Strangregulierventile, wird die Zirkulationsleitung abgesperrt und die Zirkulationspumpe läuft im Leerlauf (Überhitzung der Pumpe). Bis die Strangregulierventile aber absperren, werden Teile des Trinkwassernetzes mit hoch temperiertem Wasser betrieben.The circulation pump, since it is time-controlled, supports uncontrolled use of external energy impermissibly high drinking water temperatures greater than 60 ° C in the drinking water network (Risk of scalding and increased heat loss). With mechanical temperature limiters on the other hand, so-called thermal balancing valves, the circulation line is shut off and the circulation pump is idling (pump overheating). Until the Shut off the regulating valves, parts of the drinking water network become high tempered water operated.
Keine vollständige Aufladung der Speicher durch die gegeneinander gerichtete Strömungsrichtung von Zirkulations- und Aufladepumpe. Während die Aufladepumpe die Speicher von oben nach unten mit ggf. 60°C Warmwasser aufzuladen hat, versucht die Zirkulationspumpe aus dem Zirkulationssystem in entgegengesetzter Richtung die Speicher von unten nach oben mit der Zirkulationswassermenge zu beauftragen.No full charging of the storage due to the opposing Flow direction of circulation and charging pumps. While the charge pump the Tries to charge the storage tank from top to bottom with hot water of 60 ° C if necessary Circulation pump from the circulation system in the opposite direction to be charged with the amount of circulation water from bottom to top.
Da bei der zentralen Trinkwassererwärmung in Kombination mit der Heizung sowohl der Aufladevorgang als auch der Vorgang zu Abdeckung der Zirkulationsverluste für die Heizung einen Vorrangbetrieb mit erhöhten Vorlauftemperaturen im Heizsystem auslöst, kommt es bei Systemen mit sep. Aufladepumpen zu langen Betriebseinbußen beim Heizbetrieb und erhöhten Vorlauftemperaturen. Deswegen wurde vorgeschlagen, den Zeitraum zur Abdeckung der Zirkulationsverluste zum Beispiel durch eine zweite Pumpe oder durch Drehzahlregelung der Aufladepumpe abzukürzen. Der gewählte technische Aufwand ist allerdings erheblich, andererseits konnte in ausgeführten Anlagen durch diese Maßnahme Funktionstüchtigkeit erreicht werden.Because central heating of drinking water in combination with heating both Charging process as well as the process of covering the circulation losses for the heating triggers a priority operation with increased flow temperatures in the heating system Systems with separate supercharging pumps for long operating losses when heating and increased Flow temperatures. Therefore, it was proposed to cover the period Circulation losses, for example through a second pump or through speed control of the Shorten charging pump. The selected technical effort is considerable, on the other hand, this measure enabled the system to function properly can be achieved.
Größere Trinkwassererwärmungsanlagen werden häufig mit mehreren Speichern ausgerüstet. Aus hygienischen und aus wirtschaftlichen Gründen werden mehrere Speicher in Reihe geschaltet und mit einem gemeinsamen Wärmeaustauscher und einer Aufladepumpe erwärmt. Bei dieser Schaltung kam es trotz ausreichendem Speichervolumen und ausreichender Anschlußleistung immer häufiger zu Problemen, besonders dann, wenn die Zirkulationsleitung wie üblich an den Kaltwassereingang vor dem Speicher angeschlossen wurde. Bei dieser Anschlußtechnik wird die Zirkulation mit einer Rückschlagklappe ausgerüstet, die bei Zapfungen den Eintritt von Kaltwasser- in das Zirkulationsnetz verhindern soll. In Großanlagen der beschriebenen Art mit mehreren Aufladespeichern und Zirkulation kam es zu folgenden Mängeln.Larger drinking water heating systems are often equipped with several storage tanks. For hygienic and economic reasons, several storage tanks are in series switched and heated with a common heat exchanger and a charging pump. With this circuit, there was sufficient and sufficient memory Connected load more and more problems, especially when the circulation line was connected to the cold water inlet in front of the storage tank as usual. At this Connection technology, the circulation is equipped with a non-return valve, which at Taps to prevent cold water from entering the circulation network. In large plants The type described with several recharge memories and circulation resulted in the following Defects.
Für Systeme mit mehreren Speichern in Großanlagen funktioniert dieses System bis auf folgende Nachteile.For systems with multiple memories in large systems, this system works except following disadvantages.
Alle Nachteile, die für Systeme mit einem Speicher in Kleinanlagen im vorhinein beschrieben wurden.All the disadvantages described in advance for systems with a memory in small systems were.
Keine vollständige Aufladung der Speicher durch die gegeneinander gerichtete Strömungsrichtung von Zirkulations- und Aufladepumpe. Während die Aufladepumpe die Speicher von oben nach unten mit ggf. 60°C Warmwasser aufzuladen hat, versucht die Zirkulationspumpe aus dem Zirkulationssystem in entgegengesetzter Richtung die Speicher von unten nach oben mit der Zirkulationswassermenge zu beauftragen.No full charging of the storage due to the opposing Flow direction of circulation and charging pumps. While the charge pump the Tries to charge the storage tank from top to bottom with hot water of 60 ° C if necessary Circulation pump from the circulation system in the opposite direction to be charged with the amount of circulation water from bottom to top.
Bei ausgeführten Anlagen mußte man sich entschließen, Aufladepumpe und Zirkulationspumpe nur im Wechsel zu betreiben.In the case of systems that were implemented, one had to make a decision: a charging pump and a circulation pump only operate alternately.
Auf diese Weise konnte zwar der Konfliktbetrieb der Pumpen vermieden werden, es kam jedoch zu unzulässig langen Stillstandszeiten mit niedrigen Temperaturen im Zirkulationssystem. Aufkeimen von Legionellen im Zirkulationssystem durch Stillstandszeiten, das heißt, durch Stagnation bei zu niedrigen Temperaturen, während der Aufladung der Speicher von 10 auf 60°C, während den Zapfungen und während der Nachheizung von Zirkulationsverlusten von 55 auf 60°C über die Speicheraufladepumpe.In this way, the conflicting operation of the pumps could be avoided, but it did to impermissibly long downtimes with low temperatures in the circulation system. Germination of Legionella in the circulation system through downtimes, that is, through Stagnation at too low temperatures while charging the memory from 10 on 60 ° C, during the taps and during the reheating of circulation losses of 55 to 60 ° C via the cylinder primary pump.
Zur Lösung aller beschriebenen Probleme in zentralen Trinkwassererwärmungssystemen mit Speichern wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Aufladung der Speicher (1) und die Förderung der Zirkulationswassermenge in der Zirkulationsleitung (9) über eine gemeinsame Pumpe (4) in Verbindung mit einem Dreiwegeventil (5) so vorzunehmen, daß sowohl der Zirkulationsbetrieb verbessert wird, als auch der Aufladebetrieb gleichzeitig mit dem Zirkulationsbetrieb stattfinden kann.To solve all the problems described in central drinking water heating systems with storage tanks, the invention proposes charging the storage tanks ( 1 ) and conveying the amount of circulation water in the circulation line ( 9 ) via a common pump ( 4 ) in conjunction with a three-way valve ( 5 ). that both the circulation operation is improved, and the charging operation can take place simultaneously with the circulation operation.
Die gemeinsame Pumpe (4) wird zu diesem Zweck auf die gemeinsam erforderliche Fördermenge ausgelegt und zur Anpassung auf die, je nach Stellung des Dreiwegeventils (5), verschiedenen Fördermengen und Förderdrücke konstant- oder drehzahlgeregelt betrieben. Mit Hilfe des Dreiwegeventils (5) und der gemeinsamen Pumpe (4) ist nun je nach Anforderung sowohl ein verkürzter Nachheizvorgang für Zirkulationsverluste, als auch ein gleichzeitiger Auflade- und Zirkulationsbetrieb bei mittlerer Stellung des Dreiwegeventils (5) möglich. Sowohl die Stellungen des Dreiwegeventils (5) als auch die erforderliche Drehzahl der Pumpe (4) wird durch eine elektronische Regelung (6) so gesteuert, daß die Sollwerte für die Speichertemperatur, z. B. 60°C, und für die Zirkulationstemperatur, z. B. 55°C, Priorität haben und im übrigen eine kürzestmögliche Betriebsunterbrechung für die Heizung erreicht wird (höchstmögliche Drehzahl während der Deckung der Zirkulationsverluste im Speicher). Bei gleichzeitiger Zirkulation und Aufladung bei Aufteilung der Förderströme durch das Dreiwegeventil (5) wird Stillstand für die Zirkulation vermieden. Die erfindungsgemäße Schaltung für Aufladung und Zirkulation kann nach Fig. 3 in Anlagen mit Solarenergie zur, aus hygienischen Gründen geforderten, Aufladung des Vorwärmers verwendet werden. Die erfindungsgemäße Schaltung für Aufladung und Zirkulation kann auch nach Fig. 4 in Anlagen für Solarenergie mit Trinkwassermischer (7) zur, aus hygienischen Gründen geforderten, Aufladung des Vorwärmers verwendet werden. Weiterhin können auch Anlagen mit Reihenschaltung von Aufladespeicher und Nachwärmspeicher über einen Trinkwassermischer nach Fig. 5, 7 mit der neu erfundenen Schaltung ausgerüstet werden. Die Schaltungen gem. Fig. 1, 2, 3, 4 und 6, exemplarisch gem. Fig. 8, können auch bei einem Rohr in Rohr System (16), einem Koaxialrohr, mit gegenläufigem Durchfluß der Warmwasserleitung (8) und Zirkulationsleitung (9) genutzt werden. Dabei werden die Speicher (1) von oben nach unten aufgeladen. For this purpose, the common pump ( 4 ) is designed for the commonly required delivery rate and, in order to adapt to the different delivery rates and delivery pressures, depending on the position of the three-way valve ( 5 ), is operated in a constant or speed-controlled manner. With the help of the three-way valve ( 5 ) and the common pump ( 4 ), depending on the requirement, both a shortened reheating process for circulation losses and simultaneous charging and circulation operation with the middle position of the three-way valve ( 5 ) possible. Both the positions of the three-way valve ( 5 ) and the required speed of the pump ( 4 ) is controlled by an electronic control ( 6 ) so that the setpoints for the storage temperature, for. B. 60 ° C, and for the circulation temperature, for. B. 55 ° C, have priority and the shortest possible interruption to heating is achieved (highest possible speed while covering the circulation losses in the memory). With simultaneous circulation and charging when the flow rates are divided by the three-way valve ( 5 ), standstill for the circulation is avoided. The circuit according to the invention for charging and circulation can be used according to FIG. 3 in systems with solar energy for charging the preheater, which is required for hygienic reasons. The circuit for charging and circulation according to the invention can also be used according to FIG. 4 in systems for solar energy with drinking water mixer ( 7 ) for charging the preheater, which is required for hygienic reasons. Furthermore, systems with a series connection of the charging store and the reheating store can also be equipped with the newly invented circuit via a drinking water mixer according to FIGS. 5, 7. The circuits acc. Fig. 1, 2, 3, 4 and 6, by way of example gem. Fig. 8, can also be used with a pipe in pipe system ( 16 ), a coaxial pipe with opposite flow of the hot water pipe ( 8 ) and circulation pipe ( 9 ). The accumulators ( 1 ) are charged from top to bottom.
11
Speicher allgemein
General storage
22
integrierter Wärmeaustauscher
integrated heat exchanger
33
externer Wärmeaustauscher
external heat exchanger
44
Pumpe
pump
55
Dreiwegeventil
Three-way valve
66
Regler
regulator
77
Trinkwassermischer
drinking water mixer
88th
Warmwasserleitung TWW
DHW hot water pipe
99
Zirkulationsleitung TWZ
Circulation line TWZ
1010
Kaltwasserleitung TW
Cold water pipe TW
1111
Rückschlagklappe
check valve
1212
Aufladeleitung Trinkwassererwärmungsanlagen
Charging line for drinking water heating systems
1313
Bypaßleitung Zirkulation TWZ
Bypass line circulation TWZ
1414
Bypaßleitung Kaltwasser TW
Bypass line cold water TW
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Trinkwassermischer Vorwärmung
Drinking water mixer preheating
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Pipe in pipe system
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Country | Link |
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DE (1) | DE10122475A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1710512A2 (en) | 2005-03-23 | 2006-10-11 | Siemens Aktiengesellschaft Österreich | Method of operating a heating installation comprising a mixer |
EP2239514A1 (en) * | 2009-03-30 | 2010-10-13 | Alain Paul Arthur Huet | Water saving system when demanding hot water |
AT514233A1 (en) * | 2013-04-19 | 2014-11-15 | Robert Laabmayr | heat storage |
-
2001
- 2001-05-09 DE DE10122475A patent/DE10122475A1/en not_active Ceased
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1710512A2 (en) | 2005-03-23 | 2006-10-11 | Siemens Aktiengesellschaft Österreich | Method of operating a heating installation comprising a mixer |
EP1710512A3 (en) * | 2005-03-23 | 2008-07-23 | Siemens Aktiengesellschaft Österreich | Method of operating a heating installation comprising a mixer |
EP2239514A1 (en) * | 2009-03-30 | 2010-10-13 | Alain Paul Arthur Huet | Water saving system when demanding hot water |
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