DE102004035298A1 - Warmwasserheizanlage mit einer hydraulischen Schutzschaltung und Verfahren zum Betreiben derselben - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Warmwasserheizanlage mit einem Wassererhitzer (10) vorgeschlagen, der einen internen Heizkreis (15), eine Umwälzpumpe (20), ein Umschaltventil (30), einen Sekundärwärmetauscher (25) und eine Steuer-/Regeleinheit (29) aufweist. Der interne Heizkreis (15), der mit einem Primärwärmetauscher (13) verbunden ist, ist an einen externen Heizungskreis (11) angeschlossen. Der Sekundärwärmetauscher (25) ist mittels des Umschaltventils (30) über eine Zweigleitung (24) an den internen Heizkreis (15) ankoppelbar. Im internen Heizkreis (15) ist ein Druckaufnehmer (28) angeordnet, dessen Drucksignal der Steuer-/Regeleinheit (29) zugeführt ist. Mittels des Umschaltventils (30) ist die Zweigleitung (24) mit dem Sekundärwärmetauscher (25) dem internen Heizkreis (15) zuschaltbar und der interne Heizkreis (15) wird dabei vom externen Heizungskreis (11) getrennt, sobald die Steuer-/Regeleinheit (29) aus dem vom Druckaufnehmer (28) erfassten Drucksignal ein Schaltsignal detektiert. Das Schaltsignal wird von einem Druckverlauf gebildet, der eine vorgegebene Druckänderung pro Zeit repräsentiert.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Warmwasserheizanlage mit einer hydraulischen Schutzschaltung und ein Verfahren zum Betreiben der hydraulischen Schutzschaltung nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
- Die bekannten Warmwasserheizanlagen nutzen einen Wassererhitzer, bei dem ein Primärwärmetauscher für einen internen Heizkreis vorgesehen ist, der mit einem externen Heizungskreis verbunden ist, so dass über den Primärwärmetauscher mittels einer Umwälzpumpe ein Heizwasserkreislauf realisiert wird. Der interne Heizkreis ist ferner über eine Zweigleitung mit einem Sekundärwärmetauscher verbundnen, der an einen Brauchwasserkreis angeschlossen ist. Die Verbindung der beiden Kreise erfolgt über ein Drei-Wege-Umschaltventil. Bei einer Wärmeanforderung des Brauchwasserkreises wird vom Umschaltventil die Durchströmung des externen Heizungskreises gesperrt und das Heizwasser des internen Heizkreises wird über die Zweigleitung dem Sekundärwärmetauscher zugeführt.
- Die Heizwasserkreisläufe in Warmwasserheizanlagen sind geschlossene Kreisläufe und stehen unter einem Überdruck von bis zu 3 bar. Je nach Größe der Warmwasserheizanlage kann bei einem Defekt im hydraulischen System des Wassererhitzers eine Wasserleckage auftreten, die unter Umständen einen erheblichen Wasserschaden erzeugen kann. Dabei strömt im Fall eines Lecks im hydraulischen System des Wassererhitzers ein großer Teil des Inhalts des Heizwassers aus dem gesamten Heizwasserkreislauf einschließlich des externen Heizungskreises solange aus, bis der Überdruck abgebaut ist.
- Eine hydraulische Schutzschaltung eines Warmwasserspeichers, der an ein Brauchwassernetz angeschlossen ist, ist aus
US 4 607 615 bekannt, wobei eine Ventilanordnung vorgesehen ist, die bei Auftreten eines Lecks oder eines Rohrbruchs den Trinkwasseranschluß vom Warmwasserspeicher trennt. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Defekt beziehungsweise eine Leckage im Heizkreis des Wassererhitzers zu detektieren und Vorkehrungen zur Begrenzung eines Wasserschadens zu treffen.
- Vorteile der Erfindung
- Die Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs gelöst.
- Die erfindungsgemäße Warmwasserheizanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 liefert eine technische Lösung, mit der ein Defekt beziehungsweise eine Leckage im Heizkreis des Wassererhitzers erkannt wird. Gleichzeitig wird durch Betätigen des Umschaltventils der externe Heizungskreis vom internen Heizkreis getrennt und der interne Heizkreis mit der Zweigleitung des internen Brauchwasserkreises verbunden. Dadurch zirkulieren innerhalb des Wassererhitzers lediglich die Wasservolumina des Primärwärmetauschers und des Sekundärwärmetauschers sowie der internen Rohrleitungen, welche gegenüber den Wasservolumina im Heizungskreis wesentlich geringer sind, so dass bei einem Leck innerhalb des Wassererhitzers nur noch die geringeren, innerhalb des Wassererhitzers befindlichen Wasservolumina entweichen können. Zur Ausführung der Erfindung werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Maßnahmen der Unteransprüche hervor. Zweckmäßig ist es, zur Erkennung eines Defektes mit einer Leckage im internen Heizkreis einen Druckverlauf im internen Heizkreis heranzuziehen, wobei der Druck im internen Heizkreis ständig von der Steuer-/Regeleinheit überwacht wird. Der Druckverlauf weist auf eine Leckage hin, wenn der Druck im internen Heizkreis in kurzer Zeit um einen vorgegebenen Wert fällt. Ein vorgegebener Druckverlauf kann dabei als Kennlinie in der Steuer-/Regeleinheit abgelegt werden.
- Eine wirksame Sperre des Wasserinhalts der Heizungsanlage wird dadurch erreicht, wenn ein Rückflußverhinderer in die Vorlaufleitung eingesetzt wird, der zweckmäßigerweise in Strömungsrichtung hinter der Abzweigung zum Sekundärwärmetauscher des Brauchwasserkreises liegt. Der Druckaufnehmer kann im Rücklaufabschnitt zwischen Umschaltventil und Umwälzpumpe und/oder im Vorlaufabschnitt in Strömungsrichtung hinter dem Abzweig der Zweigleitung und vor dem Rückflußverhinderer angeordnet sein.
- Handelt es sich bei dem Wassererhitzer um ein sogenanntes Brennwertheizgerät, das die Kondensationswärme des Heizgases ausnutzt, wobei in diesem Fall ein Anschluß einer Kondensatabführung an einen Abwasserkanal vorhanden ist, kann nach dem Detektieren eines vorbestimmten Druckverlaufes, der auf eine Wasserleckage hinweist, ein weiteres Ventil betätigt werden, das eine Verbindung des internen Heizkreise zur Kondensatabführung herstellt, so dass das Heizwasser im internen Heizkreis über die Kondensatabführung in den Abwasserkanal abgeleitet werden kann. Hierbei bleibt eine Leckage nahezu ohne große Folgen was einen Wasserschaden anbetrifft.
- Zeichnung
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen hydraulischen Schaltplan einer Warmwasserheizanlage.
- Ausführungsbeispiel
- Die dargestellte Warmwasserheizanlage besitzt einen Wassererhitzer
10 , an den ein externer Heizungskreis11 mit Raumheizkörpern12 angeschlossen ist. Der Wassererhitzer10 , der beispielsweise ein Gasheizgerät ist, weist einen Primärwärmetauscher13 auf, der an einen internen Heizkreis15 angeschlossen ist und der von beispielsweise einem Gasbrenner14 erwärmt wird. Der interne Heizkreis15 weist einen Rücklaufabschnitt16 und einen Vorlaufabschnitt17 auf. Der Vorlaufabschnitt16 ist an einen am Wassererhitzer10 ausgebildeten Vorlaufanschluss18 und der Rücklaufabschnitt19 an einen Rücklaufanschluss19 geführt. Der interne Heizkreis15 ist über den Vorlaufanschluss18 und den Rücklaufanschluss19 hydraulisch an den externen Heizungskreis11 gekoppelt, wobei an den Vorlaufanschluss18 eine Vorlaufleitung21 und an den Rücklaufanschluss19 eine Rücklaufleitung22 des Heizungskreises11 angeschlossen ist. - In den Vorlaufabschnitt
17 ist eine Umwälzpumpe20 eingeschleift, die das im internen Heizkreis15 und im externen Heizungskreis11 zirkulierende Heizwasser umwälzt, wobei der Heizkreis15 und der Heizungskreis11 einen Heizwasserkreislauf bilden. Vom Vorlaufabschnitt16 des Heizkreises15 zweigt eine Zweigleitung24 ab, die einen Primärkreis für einen Sekundärwärmetauscher25 eines Brauchwasserkreises bildet. Im Rücklaufabschnitt17 ist ein Umschaltventil30 angeordnet, das einen dritten Anschluß zur Zweigleitung24 aufweist. Mittels des Umschaltventils30 läßt sich der externe Heizungskreis11 vom internen Heizkreis15 abkoppeln, so dass das im internen Heizkreis15 zirkulierende Heizwasser ausschließlich über die Zweigleitung24 durch den Sekundärwärmetauscher24 strömt. - Der Wassererhitzer
10 verfügt ferner über einen Rückflußverhinderer27 , einen Druckaufnehmer28 sowie eine Steuer-/Regeleinheit29 . Der Rückflußverhinderer27 ist so geschaltet, dass ein Rückfließen des Heizwassers aus dem externen Heizungskreis11 in den Rücklaufabschnitt16 unterbunden beziehungsweise gesperrt wird. - Der Druckaufnehmer
28 ist beispielsweise im Rücklaufabschnitt17 zwischen Umschaltventil30 und Umwälzpumpe20 angeordnet. Der Druckaufnehmer kann aber auch im Vorlaufabschnitt16 in Strömungsrichtung hinter dem Abzweig der Zweigleitung24 und vor dem Rückflußverhinderer27 angeordnet sein. - Der Druckaufnehmer
28 steht über eine Signalleitung mit der Steuer-/Regeleinheit29 in Verbindung, die außerdem über eine Steuerleitung mit dem Umschaltventil30 verbunden ist. Die Steuer-/Regeleinheit29 realisiert ferner die an sich bekannten Steuer- und Regelvorgänge zur wärmebedarfsrechten Regelung des Brenners14 sowie des nicht dargestellten, über den Sekundärwärmetauscher15 geführten Brauchwasserkreises. - Der vom Druckaufnehmer
28 aufgenommene Druck im internen Heizkreis15 wird von der Steuer-/Regeleinheit29 ständig erfasst und ausgewertet. Dabei wird ein Druckverlauf erfasst und mit einem vorbestimmten Druckverlauf verglichen. Der vorbestimmte Druckverlauf ist beispielsweise als Kennlinie in der Steuer-./Regeleinheit abgelegt. Fällt der Druck im internen Heizkreis15 in kurzer Zeit um einen vorgegebenen Wert, bedeutet dies, dass die hydraulischen Systeme des Wassererhitzers10 ein Leck aufweisen, so dass eine Wasserleckage auftreten kann. Wird ein derartiger, vorbestimmter Druckverlauf von der Steuer-/Regeleinheit29 detektiert, veranlasst die Steuer-/Regeleinheit29 , dass das Umschaltventil30 den internen Heizkreis15 vom externen Heizungskreis11 abkoppelt und die Zweigleitung24 zuschaltet, so dass der interne Heizkreis15 über den Sekundärwärmetauscher25 geführt wird. Dadurch ist der Wassererhitzer10 vom externen Heizungskreis11 hydraulisch entkoppelt und auf Grund des Rückflußverhinderers27 kann der Wasserinhalt des Heizungskreises11 nicht zurück in den internen Heizkreis15 des Wassererhitzers10 fließen. Dadurch können bei einem Leck innerhalb des Wassererhitzers10 nur noch die geringeren, innerhalb des Wassererhitzers10 befindlichen Wasservolumina entweichen. - Eine weitere spezielle Ausführungsform betrifft Wassererhitzer
10 , die in Brennwerttechnik betrieben werden, bei denen eine Kondensatabführung vorgesehen ist, die das Kondensat in einen Abwasserkanal abführt. Bei dieser Ausführungsform ist ein weiteres Ventil in den internen Heizkreis15 eingebunden. Im Fall der Detektierung des vorbestimmten Druckverlaufes durch die Steuer-/Regeleinheit29 veranlasst die Steuer-/Regeleinheit29 , dass neben der Betätigung des Umschaltventils30 , wie bereist beschrieben, zusätzlich mittels einer Betätigung des weiteren Ventils eine Verbindung zur Kondensatabführung hergestellt wird, so dass das im internen Heizkreis15 zirkulierende Heizwasser über die Kondensatabführung in den Abwasserkanal abgeleitet wird. Durch diese Maßnahme bleibt eine Wasserleckage im Wassererhitzer10 nahezu ohne große Folgen. -
- 10
- Wassererhitzer
- 11
- externer Heizungskreis
- 12
- Raumheizkörper
- 13
- Primärwärmetauscher
- 14
- Gasbrenner
- 15
- interner Heizkreis
- 16
- Vorlaufabschnitt
- 17
- Rücklaufabschnitt
- 18
- Vorlaufanschluß
- 19
- Rücklaufanschluß
- 20
- Umwälzpumpe
- 21
- Vorlaufleitung
- 22
- Rücklaufleitung
- 24
- Brauchwasserzweigleitung
- 25
- sekundär Wärmetauscher
- 27
- Rückflußverhinderer
- 28
- Druckgeber
- 29
- Steuer-/Regeleinheit
- 30
- Umschaltventil
Claims (10)
- Warmwasserheizanlage mit einem Wassererhitzer (
10 ), der einen internen Heizkreis (15 ), eine Umwälzpumpe (20 ), ein Umschaltventil (30 ), einen Sekundärwärmetauscher (25 ) und eine Steuer-/Regeleinheit (29 ) aufweist, sowie mit einem externen Heizungskreis (11 ), der an den internen Heizkreis (15 ) angeschlossen ist, wobei der interne Heizkreis (15 ) mit einen Primärwärmetauscher (13 ) verbunden ist und wobei der Sekundärwärmetauscher (25 ) mittels des Umschaltventils (30 ) über eine Zweigleitung (24 ) an den internen Heizkreis (15 ) ankoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckaufnehmer (28 ) im internen Heizkreis (15 ) angeordnet ist, dass das vom Druckaufnehmer (29 ) erfasste Drucksignal der Steuer-/Regeleinheit (29 ) zugeführt ist, und dass mittels des Umschaltventils (30 ) die Zweigleitung (24 ) mit dem Sekundärwärmetauscher (25 ) zuschaltbar ist und dabei der interne Heizkreis (15 ) vom externen Heizungskreis (11 ) getrennt wird, sobald die Steuer-/Regeleinheit (29 ) aus dem vom Druckaufnehmer (28 ) erfassten Drucksignal ein Schaltsignal detektiert. - Warmwasserheizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltsignal von einem Druckverlauf gebildet ist, der eine vorgegebene Druckänderung pro Zeit repräsentiert.
- Warmwasserheizanlage nach Anspruch 1, oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im internen Heizkreis (
15 ) ein Rückflußverhinderer (27 ) in Strömungsrichtung hinter der Zweigleitung (24 ) angeordnet ist. - Warmwasserheizanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckaufnehmer (
28 ) im internen Heizkreis (15 ) im Rücklaufabschnitt (17 ) zwischen dem Umschaltventil (30 ) und der Umwälzpumpe (20 ) angeordnet ist. - Warmwasserheizanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckaufnehmer (
28 ) im internen Heizkreis (15 ) im Vorlaufabschnitt (16 ) in Strömungsrichtung vor dem Rückflußverhinderer (27 ) angeordnet ist. - Warmwasserheizanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im internen Heizkreis (
15 ) ein weiteres Ventil angeordnet ist, über das eine Verbindung zu einer Kondensatabführung herstellbar ist, und dass bei Detektierung des Schaltsignals mittels des weiteren Ventils eine hydraulische Verbindung zwischen dem internen Heizkreis (15 ) und der Kondensatabführung herstellbar ist. - Warmwasserheizanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das ein vorbestimmter Druckverlauf als Kennlinie in der Steuer-/Regeleinheit (
29 ) abgelegt ist. - Verfahren zum Betreiben einer Warmwasserheizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sobald die Steuer-/Regeleinheit aus einem vom Druckaufnehmer erfaßten Drucksignal ein Schaltsignal detektiert, welches das Umschaltventil ansteuert, und dass bei Ansteuerung des Umschaltventils der interne Heizkreis vom externen Heizungskreis getrennt und die Zweigleitung mit dem Sekundärwärmetauscher zugeschaltet wird.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltsignal von einem vorgegebenen Druckverlauf gebildet wird, der eine vorgegebenen Druckänderung pro Zeit repräsentiert.
- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Druckverlauf dann vorliegt, wenn im internen Heizkreis in einer vorbestimmten Zeit ein vorgegebener Druckwert vorliegt.
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