DE102005007673A1

DE102005007673A1 - Warmwasserbereitungsanlage mit einem elektrischen Durchlauferhitzer

Info

Publication number: DE102005007673A1
Application number: DE102005007673A
Authority: DE
Inventors: Heiner Kemper
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-02-19
Filing date: 2005-02-19
Publication date: 2006-08-31

Abstract

Die vorliegende Erfindung macht es sich zu Nutze, Warmwasser aus der Heizungsanlage eines Hauses zur Vorerwärmung des einem elektrischen Durchlauferhitzers zufließenden Kaltwassers zu verwenden, wobei die Erfahrung zugrunde liegt, dass Heizungswasser auch dann, wenn es beispielsweise aus einer niedertarif-gesteuerten elektrischen Speicheranlage kommt, immer noch weitaus günstiger bereitgestellt werden kann als die elektrische Energie, die zur normalen Tarifzeit für einen elektrischen Durchlauferhitzer bezogen wird. DOLLAR A Es wird dazu in den Kaltwasserzuflussstrom des Durchlauferhitzers ein Wärmetauscher eingefügt, der zwischen Vor- und Rücklauf einer Heizungsanlage geschaltet ist, wobei bevorzugt dann, wenn es gilt, das Zulaufwasser zu erwärmen, dieser Wärmetauscher auf Vorrang gegenüber der Heizungsanlage geschaltet wird, so dass die gesamte Heizungsenergie konzentriert auf das Vorerwärmen gerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Warmwasserbereitungsanlage, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 näher beschrieben ist. Eine Warmwasserbereitungsanlage mit einem elektrischen Durchlauferhitzer, bei der das zufließende Wasser vorerwärmt wird, ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 92 08 889.9 U1 bekannt. Hier wird das einem Durchlauferhitzer zufließende Kaltwasser über einen Wärmetauscher geführt, der die Abwärme eines elektrisch betriebenen Kühlgerätes nutzt. Dabei kann die Vorerwärmung gem. 1 dieser Druckschrift in einem Kleinspeicher stattfinden, gleichwohl ist es aber auch möglich, die Erwärmung nach Art eines Durchlauferhitzers in einem Zweikammerwärmetauscher zu realisieren, wie dies beispielsweise die 2 zeigt.

Nachteilig ist bei dieser Anlage, dass die Energieausbeute außerordentlich gering ist, berücksichtigt man die notwendige Leistung von etwa 18 Kw, um eine Kaltwasserdurchflussmenge von ca. 10 l/Min. von einer 10°C betragenden Zulauftemperatur aus ca. 38 °C zu erwärmen. Ersichtlich ist dabei die am Kondensator der Kühleinrichtung anstehende Leistung von ca. 100 Watt so verschwindend gering, dass es zu keiner wirklich merklichen Erhöhung der Temperatur des Zuflusswassers kommt.

Anders sieht es aus, wenn die Vorerwärmung des einem elektrischen Durchlauferhitzers zufließenden Kaltwassers unter Zuhilfenahme von Solarenergie erfolgt, wie dies beispielsweise in der DE 195 30 000 A1 gezeigt und beschrieben ist. Solarerwärmtes Zulaufwasser für Durchlauferhitzer zu benutzen, ist verständlicherweise energetisch betrachtet das Optimum, gleichwohl ist auch diese Anlage mit dem erheblichen Nachteil behaltet, dass dieses solarerwärmte Wasser nicht immer zur Verfügung stellt, insbesondere nicht in den Abendstunden, wo oftmals Duchbedürfnis in einem Haushalt vorliegt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das einem elektrischen Durchlauferhitzer zuzuführende Kaltwasser über eine Energiequelle vorzuwärmen, die in aller Regel energetisch erheblich günstiger ist, als elektrische Energie, die zu Tagestarifkosten bezogen wird.

Dies ist die Heizenergie der Haus-Heizungsanlage und zwar unabhängig davon, ob diese Heizungsanlage öl- oder gasbetrieben ist. Selbst wenn diese Heizungsanlage mittels niedertariferwärmten Speicherwassers betrieben wird, macht sich die Erfindung den Umstand zunutze, dass für die Vorerwärmung gewissermaßen niedertariflich erwärmtes Wasser benutzt wird, deren Erwärmung bei etwa 1/3 derjenigen Kosten liegt, die augenblicklich für die elektrische Durchlauferhitzerversorgung zu entrichten wäre.

Die Erfindung löst diese Aufgabe, wie in dem zuvor Gesagten bereits verdeutlicht wird, mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Weiterbildungen des Hauptanspruches vorsehen.

Anhand einer Zeichnung, in der lediglich eine Figur gezeigt ist, soll der Erfindungsgedanke schematisch erläutert werden:
Ein Heizkessel 1 versorgt unter Zuhilfenahme einer Pumpe 2 den Vorlauf 3 einer Heizungsanlage 4 mit Heizungswasser. Ein Rücklauf 5 sorgt für den Rücktransport des Heizungswassers zum Heizkessel 1. Heizkessel und Heizungsanlage sind hier nur schematisch wiedergegeben.
Zwischen Vor- und Rücklaufleitung (3, 5) ist ein Zweikammer-Wärmetauscher (6) geschaltet, der Kammern (7 und 8) aufweist. Die Kammer (7) ist an Rohrleitungen (9 bzw. 10) angeschlossen, die wiederum mit der Vor- und Rücklaufleitung (3, 5) der Heizungsanlage verbunden sind. In den Rücklauf (5) ist ein Dreiwegeventi1 (11) installiert, das über eine elektrische Steuervorrichtung (12) so verstellbar ist, dass der Wasserdurchfluss der Heizungsanlage ausschließlich über den Vorlauf (3), den Strangabschnitt (9), die Kammer (7), Strangabschnitt (10), das Dreiwegeventil (11) und schließlich in den Rücklauf (5) geführt wird, so dass die gesamte Energie der Heizungsanlage auf den Wärmetauscher (6) schaltbar ist. Es wird in einem solchen Fall die Vorerwärmung auf Vorrang gegenüber dem Heizbetrieb geschaltet.
An die Kammer (8) sind Leitungsabschnitte (13 bzw. 14) angeschlossen, wobei die Leitung (13) Kaltwasser und die Leitung (14) vorerwärmtes Kaltwasser führt. Die Leitung (14) ist mit dem Eingang eines Durchlauferhitzers (15) verbunden, der eine Warmwasserabfuhrleitung (16) aufweist, die an ein hier schematisch dargestelltes Zapfventil (17) einmündet. Innerhalb des Durchlauferhitzers ist schematisch ein elektrischer Heizkörper (18) dargestellt, der über eine Steuereinrichtung (19) so mit elektrischer Energie versorgt wird, dass das vorerwärmte durchfließende Wasser auf Soll-Auslauftemperatur nacherwärmt wird. Zur Einstellung der Soll-Auslauftemperatur dient ein Einsteller (20), der auch hier nur schematisch gezeigt ist. Ein Durchflusssensor (22), z.B. ein mit einem Hallsensor zusammenwirkendes Flügelrad registriert beim Öffnen des Zapfventils (17) Wasserdurchfluß, woraufhin ein entsprechender Steuerbefehl zur Aktivierung des Durchlauferhitzers an diesen gegeben wird,
Alle Elemente und Steuerungsmaßnahmen, die zur Nacherwärmung des durchfließenden Wassers auf Soll-Temperatur notwendig sind, gehören zum allgemeinen Stand der Technik und bedürfen daher keiner weiteren detaillierten Erklärung.
Aus der Steuereinrichtung (19) ist eine Leitungsverbindung (21) zum Stellglied (12) des Dreiwegeventils (11) vorgesehen, wobei weitere Steuerleitungen (21n...) zu möglicherweise weiteren Ventil- Stellelementen der Heizungsanlage geführt sind.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anlage ist etwa folgende:
In dem Moment, wo ein Benutzer am Zapfventil (17) Warmwasser zapft, dessen Soll-Temperatur er zuvor am Einsteller (20) eingestellt hat, durchfließt Wasser den Durchlauferhitzer und betätigt damit den sensorischen Durchflussfühler (22), der der Steuereinrichtung (19) nunmehr den Befehl zum Einschalten des Heizkörpers (18) gibt und zwar so, dass die auf den Heizkörper geschaltete elektrische Leistung so gewählt ist, dass das ausfließende Wasser tatsächlich der am Einsteller (20) eingestellten Soll-Temperatur folgt.
Gleichzeitig wird mit dem Einschalten des Durchlauferhitzers über die Leitung (21) dem Stellglied (12) ein Schaltbefehl zugeführt, woraufhin das Dreiwegeventil (11) den Durchfluss von aus der Heizungsanlage (4) zurückfließenden Wassers unterbindet und stattdessen einen Durchfluss des Heizungswasser über den Wärmetauscher (6) direkt zum Rücklauf (5) und damit zum Heizkessel (1) ermöglicht.
Das durchfließende Heizungswasser erwärmt dabei im Wärmetausch vorrangig das dem Durchlauferhitzer zufließende Kaltwasser.
Über weitere Steuerleitungen (21n...) können ev. weitere Ventile in der Heizungsanlage mit dem Ziel geschaltet werden, dass die Versorgung der Heizungsanlage unterbunden und die gesamte Energie des Heizgerätes auf den Wärmetauschers (6) geschaltet wird.
Messungen haben ergeben, dass das Aufbereiten von Warmwasser nach dieser Methode etwa eine Kostenreduktion von 50 % ergibt, so dass sich Für diese Anlage eine außerordentlich kurze Amortisationszeit ergibt.
Installationstechnisch ist die Anlage nahezu von jedem Heizungsmonteur ausführbar, wobei es nach einem weiteren Gedanken der Erfindung besonders vorteilhaft ist, den Wärmetauscher nebst aller Rohrleitungen und elektrischen Komponenten Fabrikmäßig als Montageeinheit vorzufertigen und so dem Handwerk zur Verfügung zu stellen.

Claims

Warmwasserbereitungsanlage mit einem elektrischen Durchlauferhitzer mit einer Kaltwasserzufuhr – und einer Warmwasserabfuhrleitung und einem Wärmetauscher in der Kaltwasserzufuhrleitung zur Vorerwärmung des der Warmwasserbereitungsanlage zufließenden Kaltwassers, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (6) als Zweikammer-Wärmetauscher ausgeführt ist, in deren einer Kammer (8) das der elektrischen Warmwasserbereitungsanlage zufließende Kaltwasser, und in deren anderer Kammer (7) Wasser aus der Haus-Heizungsanlage geführt ist.
Warmwasserbereitungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Medienströme im Wärmetauscher (6) im Gegenstrom geführt sind.
Warmwasserbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (6) an der Vor- und Rücklaufleitung (3, 5) der Haus-Heizungsanlage (4) angeschlossen ist.
Warmwasserbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (6) als Doppelrohrwärmetauscher ausgeführt ist.
Warmwasserbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschalten des oder der elektrischen Heizkörpers (18) des Durchlauferhitzers (15) strömungssensorisch gesteuert ist und die Leistung des oder der Heizkörper so gewählt ist, dass das durchfließende Wasser auf eine gewünschte Soll-Temperatur nacherwärmbar ist, wobei ein weiterer Steuerbefehl ein, in der Vor- oder Rücklaufleitung (3, 5) der Heizungsanlage angeordnetes Ventil (11) so steuert, dass der gesamte oder nahezu gesamte Volumenstrom des Heizungswassers auf den Wärmetauscher (6) schaltbar ist.
Warmwasserbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (6) nebst Verrohrung (9, 10, 13, 14) sowie Steuerungsmitteln (11, 12) fabrikmäßig als Montageeinheit vormontiert ist.