DE102009004294B4 - Hot water tank and method for its charging - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Aufladen eines einen Bereitschaftsbereich und einen Vorwärmbereich umfassenden Speicherbehälters eines Warmwasserspeichers mit warmem Wasser, wobei der Bereitschaftsbereich in der Regel von einem ersten Wärmeerzeuger höher temperiert wird, und der Vorwärmbereich in der Regel von einem zweiten Wärmeerzeuger mit fluktuierendem Wärmeangebot niedriger temperiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass • der Warmwasserspeicher in Zeiten eines ausbleibenden oder für eine Einspeisung in den Warmwasserspeicher zu geringen Wärmeangebots seitens des zweiten Wärmeerzeugers in einen Komfort-Betriebsmodus umschaltet, in dem der Speicherbehälter vom ersten Wärmeerzeuger vollständig oder fast vollständig über beide Bereiche höher temperiert aufgeladen wird, und dass • der Warmwasserspeicher rechtzeitig vor Wiedervorliegen eines für eine Einspeisung in den Warmwasserspeicher ausreichenden Wärmeangebots seitens des zweiten Wärmeerzeugers in einen Normal-Betriebsmodus umschaltet, so dass der Vorwärmbereich bei Wiedervorliegen eines Wärmeangebots seitens des zweiten Wärmeerzeugers aufgrund von Warmwasserentnahme oder Auskühlung wieder entladen ist und/oder wieder aufnahmebereit für das niedrig temperierte Wärmeangebot seitens des zweiten...A method for charging a storage container of a hot water tank with warm water, comprising a standby area and a preheating area, the standby area usually being heated to a higher temperature by a first heat generator, and the preheating area being generally tempered lower by a second heat generator with fluctuating heat supply that • the hot water tank switches into a comfort operating mode in times when there is no or insufficient supply of heat to the hot water tank from the second heat generator, in which the storage tank is charged completely or almost completely at a higher temperature across both areas, and that • the hot water tank switches to a normal operating mode in good time before the second heat generator provides sufficient heat to be fed into the hot water tank switches so that the preheating area is discharged again when there is a supply of heat on the part of the second heat generator due to hot water extraction or cooling and / or is again ready for the low-temperature heat supply on the part of the second ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen eines Warmwasserspeichers nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie einen Warmwasserspeicher nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 9.The invention relates to a method for charging a hot water tank according to the preamble of claim 1 and a hot water tank according to the preamble of claim. 9

Gattungsgemäße Warmwasserspeicher sind allgemein bekannter Stand der Technik. Sie dienen der Wärmespeicherung mit den Anwendungen Trinkwarmwasserbereitung und -speicherung oder Heizungswärmepufferung. Speichermedium ist Wasser, das von einem oder mehreren Wärmeerzeugern erwärmt wird.Generic hot water tanks are well known in the art. They are used for heat storage with the applications DHW heating and storage or heating heat buffering. Storage medium is water that is heated by one or more heat generators.

Aus der DE 101 38 388 A1 ist ein Verfahren bekannt, zum Aufladen eines einen Bereitschaftsbereich und einen Vorwärmbereich umfassenden Speicherbehälters eines Warmwasserspeichers mit warmer Wasser, wobei der Bereitschaftsbereich in der Regel von einem ersten Wärmeerzeuger höher temperiert wird, und der Vorwärmbereich in der Regel von einem zweiten Wärmeerzeuger mit fluktuierendem Wärmeangebot niedriger temperiert wird, wobei im oberen Nachheizbereich des Warmwasserspeichers mindestens zwei Sensoren zur Erfassung des Wärmeinhalts und der Temperatur übereinader angeordnet sind, wobei der unterste Sensor so gewählt ist, dass er das größtmögliche Nachheizvolumen erfasst, dass die andern Sensoren Zwischenwerten dieses Nachheizvolumens zugeordnet sind und dass der Warmwasser-Ladepumpe wahlweise Wasser aus dem oberen oder unteren Speicherbereich zuführbar ist, so dass der Energiebedarf für die Nachheizung auf ein Minimum gesenkt werden kann.From the DE 101 38 388 A1 For example, a method is known for charging a storage tank of a hot water storage tank comprising warm water with a standby area and a preheating area, the standby area generally being heated to a higher temperature by a first heat generator, and the preheating area generally being tempered by a second heat generator with fluctuating heat supply is at least two sensors for detecting the heat content and the temperature übereinader arranged in the upper Nachheizbereich of the hot water tank, wherein the lowest sensor is selected so that it detects the maximum Nachheizvolumen that the other sensors are assigned intermediate values of Nachheizvolumens and that the hot water -Ladepumpe either water from the upper or lower storage area can be fed, so that the energy consumption for reheating can be reduced to a minimum.

Aus der DE 10 2007 019 351 B3 ist ein Verfahren zum Aufladen eines Speicherbehälters bekannt, wobei eine Wärmequelle als Vorrangwärmequelle und die anderen Wärmequellen als Nachrangwärmequellen festgelegt werden, sowie ein Regelsatz zur Bestimmung einer Rangfolge, wobei der Regelsatz von der Temperatur des Warmwasserspeichers und von den Energiezuflüssen aller Wärmequellen in den Warmwasserspeicher abhängt.From the DE 10 2007 019 351 B3 a method for charging a storage container is known, wherein a heat source as a priority heat source and the other heat sources are determined as subordinate heat sources, and a rule set for determining a ranking, the rule set depends on the temperature of the hot water tank and the energy flows of all heat sources in the hot water tank.

Solar unterstützte Trinkwarmwasserspeicher umfassen einen Speicherbehälter mit einem oben angeordneten Bereitschaftsbereich und einem darunter angeordneten Vorwärmbereich. Das im Bereitschaftsbereich bevorratete Trinkwasservolumen wird in der Regel von einem fossil gefeuerten, ersten Wärmeerzeuger erwärmt und auf Trinkwarmwasser-Solltemperatur temperiert. Das im Vorwärmbereich bevorratete Trinkwasservolumen wird in der Regel von einem mit Solarenergie betriebenen, zweiten Wärmeerzeuger auf niedrigere Temperaturen vorerwärmt. Bei einer Warmwasserzapfung wird Wasser aus dem Bereitschaftsbereich abgezogen und durch in der Regel niedriger temperiertes Wasser aus dem Vorwärmbereich ersetzt, letzteres wiederum erfährt eine Auffüllung durch frisches, in den Vorwärmbereich einströmendes Kaltwasser. Das in den Bereitschaftsbereich aufsteigende Vorwärmwasser wird vor seiner Zapfung und Nutzung im Bereitschaftsbereich auf Solltemperatur erwärmt.Solar assisted domestic hot water storage tanks comprise a storage tank having an overhead standby area and a preheat area disposed thereunder. The stored in the ready area drinking water volume is usually heated by a fossil-fired, first heat source and heated to domestic hot water target temperature. The stored in the preheating potable water volume is usually preheated by a solar-powered, second heat source to lower temperatures. In a hot water tap water is withdrawn from the standby area and replaced by usually lower tempered water from the preheating, the latter in turn undergoes a replenishment by fresh, flowing into the preheating cold water. The preheat water rising into the ready area is heated to the set temperature before it is tapped and used in the standby area.

Für die Temperaturüberwachung der Trinkwarmwasser-Solltemperatur ist ein Temperaturfühler im Bereitschaftsbereich vorgesehen. Sinkt die tatsächliche Temperatur aufgrund von Zapfung oder Auskühlung unter einen vorgebbaren Grenzwert, so wird ein Aufladungsvorgang gestartet und der erste Wärmeerzeuger lädt den Bereitschaftsbereich wieder auf Solltemperatur auf. Damit steht dieses Bereitschaftsvolumen für die Trinkwarmwasserversorgung und die Komfortansprüche des Nutzers zur Verfügung.A temperature sensor in the standby area is provided for monitoring the temperature of the domestic hot water temperature. If the actual temperature falls below a predefinable limit value due to tapping or cooling, a charging process is started and the first heat generator recharges the ready area to the setpoint temperature. Thus, this readiness volume for the domestic hot water supply and the comfort requirements of the user is available.

Wechselnde Wetterverhältnisse sowie die Einflüsse des aus dem Tages- und Jahresgang sich ergebenden Sonnenstandes bewirken, dass das Solarstrahlungsangebot fluktuiert. Bei ausreichendem Angebot an Solarenergie kann der zweite Wärmeerzeuger, beispielsweise ein solarthermischer Röhren- oder Flachkollektor, mindestens einen Großteil der Trinkwassererwärmung übernehmen und auch den Bereitschaftsbereich bis auf Solltemperatur erwärmen. Daneben gibt es Zeiten, in denen der Solarkollektor aufgrund von ausbleibender Solarstrahlung keine oder nur wenig Wärme erzeugt. Neben der Einspeisung solar erzeugter Wärme in den Warmwasserspeicher können natürlich auch andere regenerative Energien zum Einsatz kommen.Changing weather conditions as well as the effects of the sun's position resulting from the daytime and seasonal changes cause the solar radiation supply to fluctuate. With sufficient supply of solar energy, the second heat generator, such as a solar thermal tube or flat collector, at least take over a large part of the drinking water heating and also heat the standby area up to target temperature. In addition, there are times when the solar collector generates little or no heat due to lack of solar radiation. In addition to the supply of solar generated heat in the hot water tank, of course, other renewable energy can be used.

Zur Steuerung der Einspeisung der Wärme des zweiten Wärmeerzeugers in den Speicherbehälter verfügen sowohl der zweite Wärmeerzeuger als auch der Vorwärmbereich des Speicherbehälters über einen Temperaturfühler. Ein Wärmeträgerfluid, dass zwischen dem zweiten Wärmeerzeuger und dem Vorwärmbereich zirkulieren kann, dient dem Wärmetransport vom zweiten Wärmeerzeuger zum Warmwasserspeicher. Zur Wärmeübertragung von dem Wärmeträgerfluid auf das Wasser im Speicherbehälter dient zumeist eine im Vorwärmbereich angeordnete, vom Wärmeträgerfluid durchströmte Wärmetauscherwendel. Ist die im zweiten Wärmeerzeuger gemessene Fluidtemperatur höher als die Wassertemperatur im Vorwärmbereich, so wird in der Regel das Wärmeträgerfluid von einer Pumpe umgepumpt und die Wärme in den Speicherbehälter eingespeist. Ist die Wassertemperatur im Vorwärmbereich größer oder gleich der Fluidtemperatur im Solarkollektor, so wird die Fluidzirkulation und damit die Wärmeeinspeisung und die Nutzung solar erzeugter Wärme gestoppt. Je größer das Wasservolumen im Vorwärmbereich ist, umso langsamer steigt bei der Wärmeeinspeisung seine Temperatur und umso länger und mehr Wärme kann es aufnehmen. Allerdings wird das Wasservolumen im Vorwärmbereich auch durch Wärmeleitung vom Wasser im Bereitschaftsbereich erwärmt.To control the feeding of the heat of the second heat generator into the storage tank, both the second heat generator and the preheating area of the storage tank have a temperature sensor. A heat transfer fluid that can circulate between the second heat generator and the preheating area, serves for the heat transfer from the second heat generator to the hot water tank. For heat transfer from the heat transfer fluid to the water in the storage tank is usually arranged in the preheating area, through which flows through the heat transfer fluid heat exchanger coil. If the fluid temperature measured in the second heat generator is higher than the water temperature in the preheating area, then the heat transfer fluid is usually pumped by a pump and the heat is fed into the storage tank. If the water temperature in the preheating area is greater than or equal to the fluid temperature in the solar collector, the fluid circulation and thus the heat input and the use of solar-generated heat is stopped. The larger the water volume in the preheating area, the slower its temperature rises during the heat supply and the longer and more heat can absorb it. However, the volume of water in the preheating area is also heated by heat conduction from the water in the standby area.

Um den Anteil der im zweiten Wärmeerzeuger solar erzeugten Wärme an der Gesamtwärme zu steigern, darf der erste Wärmeerzeuger also nur möglichst wenig Wasser erwärmen. Andererseits dient in der Regel nur das vom ersten Wärmeerzeuger erwärmte Wasservolumen im Bereitschaftsbereich der Warmwasserversorgung und Befriedigung der Komfortansprüche des Nutzers und muss aus diesem Grund ausreichend groß dimensioniert sein. Aus Platz- und Kostengründen wird wiederum ein eher kleines Speicherbehältervolumen angestrebt.In order to increase the proportion of heat generated in the second heat generator to the total heat, the first heat generator may therefore only heat as little water as possible. On the other hand, as a rule, only the volume of water heated by the first heat generator in the standby area of the hot water supply and satisfying the comfort requirements of the user and must be sufficiently large dimensions for this reason. For space and cost reasons, in turn, a rather small storage tank volume is sought.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufladen eines Warmwasserspeichers zu schaffen, das die Nachteile im Stand der Technik überwindet und insbesondere eine verbesserte Trinkwarmwasserversorgung für höhere Komfortansprüche bietet und dennoch bei beschränktem Speicherbehältervolumen einen hohen solaren Nutzungsanteil gewährt.The invention has for its object to provide a method for charging a hot water tank, which overcomes the disadvantages of the prior art and in particular provides an improved domestic hot water supply for higher comfort demands and yet grants a high solar usage share with limited storage tank volume.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde einen Warmwasserspeicher zur Durchführung eines Verfahrens zur verbesserten Trinkwarmwasserversorgung für höhere Komfortansprüche zu schaffen, das bei beschränktem Speicherbehältervolumen einen hohen solaren Nutzungsanteil gewährt.Furthermore, the invention has the object to provide a hot water tank for performing a method for improved domestic hot water supply for higher comfort requirements, which grants a high solar usage share with limited storage tank volume.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Gegenstände mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This is achieved by the objects with the features of claim 1 and 9 according to the invention. Advantageous developments can be found in the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Verfahren zum Aufladen eines einen Bereitschaftsbereich und einen Vorwärmbereich umfassenden Speicherbehälters eines Warmwasserspeichers mit warmer Wasser, wobei der Bereitschaftsbereich in der Regel von einem ersten Wärmeerzeuger höher temperiert wird, und der Vorwärmbereich in der Regel von einem zweiten Wärmeerzeuger mit fluktuierendem Wärmeangebot niedriger temperiert wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Warmwasserspeicher in Zeiten eines ausbleibenden oder für eine Einspeisung in den Warmwasserspeicher zu geringen Wärmeangebots seitens des zweiten Wärmeerzeugers in einen Komfort-Betriebsmodus umschaltet, bei dem der Speicherbehälter vom ersten Wärmeerzeuger vollständig oder fast vollständig über beide Bereiche höher temperiert aufgeladen wird (Komfort-Aufladungsvorgang). Handelt es sich bei dem zweiten Wärmeerzeuger beispielsweise um eine Solaranlage mit Solarkollektoren, und ist mit einer Solareinstrahlung wegen des Wetters oder wegen des täglichen Sonnenstandes nicht mehr zu rechnen, so kann eine dem Warmwasserspeicher zugeordnete Regelung in einen Komfort-Betriebsmodus umschalten, bei dem dem Nutzer ein größeres Warmwasservolumen bereit gestellt wird. Dies erfolgt, ohne dass ein eventueller Solarertrag reduziert wird, sofern der Warmwasserspeicher rechtzeitig vor Wiedervorliegen eines für eine Einspeisung in den Warmwasserspeicher ausreichenden Wärmeangebots seitens des zweiten Wärmeerzeugers zurück in einen Normal-Betriebsmodus schaltet. Dann nämlich ist der Vorwärmbereich bei Wiedervorliegen eines Wärmeangebots seitens des zweiten Wärmeerzeugers aufgrund von Warmwasserentnahme oder Auskühlung wieder entladen beziehungsweise wieder aufnahmebereit für das niedrig temperierte Wärmeangebot seitens des zweiten Wärmeerzeugers.The method according to the invention for charging a storage tank of a hot water storage tank comprising warm water with a standby area and a preheating area, wherein the standby area is usually heated to a higher temperature by a first heat generator, and the preheating area is usually tempered lower by a second heat source with fluctuating heat supply, is characterized in that the hot water tank in times of a lack or for supply to the hot water tank too low heat supply by the second heat generator switches to a comfort mode of operation, in which the storage tank is charged by the first heat generator completely or almost completely higher temperature over both areas (convenience charge is in progress). If the second heat generator is, for example, a solar system with solar collectors, and solar radiation is no longer to be expected because of the weather or because of the daily position of the sun, a control associated with the hot water storage can switch to a comfort operating mode in which the user a larger volume of hot water is provided. This is done without a possible solar yield is reduced, provided that the hot water tank switches back to a normal operating mode in time before resuming a sufficient supply of heat in the hot water tank heat supply from the second heat source. This is because the preheating area is again discharged when the supply of heat by the second heat generator resumes due to hot water extraction or cooling, or is again ready for reception for the low-temperature heat supply on the part of the second heat generator.

In einer vorteilhaften Ausführung beginnt ein Komfort-Aufladungsvorgang zu einem vorgebbaren Zeitpunkt Z. Der Warmwasserspeicher wird vollständig oder fast vollständig über beide Bereiche, also über den Bereitschafts- und den Vorwärmbereich, vom ersten Wärmeerzeuger aufgeladen, wenn zu dem Zeitpunkt Z eine an einer vorgebbaren Stelle S im Vorwärmbereich gemessene Wassertemperatur T einen ersten vorgebbaren Temperatur-Grenzwert T1 unterschreitet. Dies kann ein Wert sein, der um die Differenz einer Einschalthysterese unter einer Solltemperatur liegt. Der Komfort-Aufladungsvorgang wird beispielsweise nach Ablauf einer vorgebbaren Aufladungsdauer D beendet und/oder der Warmwasserspeicher in einen Normal-Betriebsmodus zurückgeschaltet. Oder wenn die an der vorgebbaren Stelle S im Vorwärmbereich gemessene Wassertemperatur T einen zweiten vorgebbaren Temperatur-Grenzwert T2 überschreitet, wobei T2 größer oder gleich T1 ist. T2 kann beispielsweise die Trinkwarmwasser-Solltemperatur sein, die auch das Ausschaltkriterium für die Aufladung des Bereitschaftsbereichs darstellt. Nach Abschluss des Komfort-Aufladungsvorgangs liegt im Warmwasserspeicher ein deutlich größeres Trinkwarmwasservolumen für den Nutzer bereit, wodurch ein ungleich höherer Trinkwarmwasserkomfort gegeben ist. Der Wärmeertrag des zweiten Wärmeerzeugers wird jedoch nicht geschmälert. Innerhalb der Dauer eines Komfort-Betriebsmodus' kann die Anzahl der Komfort-Aufladungsvorgänge auf eins begrenzt sein, oder aber es können je nach Warmwasserentnahme und Auskühlverhalten mehrere Komfort-Aufladungsvorgänge erfolgen.In an advantageous embodiment, a comfort charging process begins at a predefinable time Z. The hot water tank is completely or almost completely charged over both areas, ie on the standby and preheating, from the first heat generator, if at the time Z one at a predetermined location S measured in the preheating water temperature T falls below a first predetermined temperature limit T1. This may be a value which is less than a setpoint temperature by the difference of a switch-on hysteresis. The comfort charging process is terminated, for example, after a predefinable charging period D and / or the hot water tank is switched back to a normal operating mode. Or if the measured at the predetermined point S in the preheating water temperature T exceeds a second predetermined temperature limit T2, wherein T2 is greater than or equal to T1. T2 can be, for example, the domestic hot water temperature, which also represents the switch-off criterion for the charging of the ready area. Upon completion of the comfort charging process, the domestic hot water storage tank provides a significantly larger domestic hot water volume for the user, resulting in unequaled domestic hot water comfort. However, the heat output of the second heat generator is not diminished. Within the duration of a comfort mode of operation, the number of comfort charging operations may be limited to one or more comfort charging operations may be performed depending on the hot water withdrawal and the cooling down behavior.

Im Normal-Betriebsmodus dient der an einer vorgebbaren Stelle S im Vorwärmbereich des Warmwasserspeichers angeordnete Temperaturfühler einer Überwachung einer Einspeisung der vom zweiten Wärmeerzeuger bereitgestellten niedrig temperierten Wärme in den Warmwasserspeicher. Ist ein vorgebbares Einschaltkriterium erfüllt, so startet die Wärmeeinspeisung, bei Erfüllung eines vorgebbaren Ausschaltkriteriums wird die Einspeisung beendet. Im Falle einer solaren Wärmeerzeugung ist der Temperaturfühler der Solar-Referenztemperaturfühler im Vorwärmbereich des Speicherbehälters. Das Einschaltkriterium ist üblicherweise gegeben, wenn die Temperatur des Solarfluids im Solarkollektor über der entsprechenden Referenz-Wassertemperatur im Vorwärmbereich des Speicherbehälters liegt, und zwar an einer Stelle S, die für die Wärmeübergabe vom Solarfluid an das Speicherwasser von Bedeutung ist, da sie das für die Wärmeübergabe erforderliche Temperaturgefälle gegenüber der Solarfluidtemperatur beschreibt. Die Wärmeeinspeisung in den Warmwasserspeicher wird durch Umwälzen des Solarfluids gestartet. Das Ausschaltkriterium ist entsprechend gegeben, wenn die Temperatur im Solarkollektor gleich oder kleiner als die Referenztemperatur im Vorwärmbereich ist. Die Wärmeeinspeisung wird durch Beenden der Umwälzung des Solarfluids gestoppt.In the normal operating mode, the temperature sensor arranged at a predefinable point S in the preheating region of the hot water storage tank serves to monitor an injection of the low-temperature heat provided by the second heat generator into the hot water storage tank. If a specifiable switch-on criterion is met, the heat supply starts, if a predefinable switch-off criterion, the feed is terminated. In the case of solar heat generation, the temperature sensor is the solar reference temperature sensor in the preheating area of the storage tank. The switch-on criterion is usually given when the temperature of the solar fluid in the solar collector above the corresponding reference water temperature in the preheating of the storage tank, and at a point S, which is important for the transfer of heat from the solar fluid to the storage water, as they are for the Heat transfer required temperature gradient compared to the solar fluid temperature describes. The heat input into the hot water tank is started by circulating the solar fluid. The switch-off criterion is given accordingly if the temperature in the solar collector is equal to or less than the reference temperature in the preheating area. The heat supply is stopped by stopping the circulation of the solar fluid.

Im Komfort-Betriebsmodus dient derselbe Temperaturfühler einer Überwachung einer Einspeisung der vom ersten Wärmeerzeuger bereitgestellten hoch temperierten Wärme in den Warmwasserspeicher. Bei Erfüllung eines vorgebbaren Einschaltkriteriums wird der Komfort-Aufladungsvorgang gestartet, bei Erfüllung eines vorgebbaren Ausschaltkriteriums wird er beendet. Einschaltkriterium kann beispielsweise die Unterschreitung eines Mindesttemperaturwertes T1 an der Stelle S, Ausschaltkriterium kann das Erreichen einer Solltemperatur T2 sein.In the comfort mode of operation, the same temperature sensor serves to monitor an injection of the high-temperature heat provided by the first heat generator into the hot water storage tank. When a predefinable switch-on criterion of the comfort charging process is started, it is terminated when a predefinable switch-off criterion. The switch-on criterion may be, for example, the undershooting of a minimum temperature value T1 at the point S, switch-off criterion may be the achievement of a setpoint temperature T2.

In einer geeigneten Ausführung wird der Komfort-Aufladungsvorgang nur einmal täglich aktiviert. Günstige Zeitpunkte Z für einen Komfort-Aufladungsvorgang liegen für das Beispiel der Einspeisung solarer Wärme in den späteren Nachmittags-, Abend- und/oder Nachtstunden. Sie können durch feste, vorgebbare Uhrzeiten gegeben sein. In einer anderen Ausgestaltung können mögliche Zeitpunkte Z von einem dem Warmwasserspeicher zugeordneten Regelgerät auf Basis von gespeicherten Betriebsdaten aus der Vergangenheit berechnet werden. Durch die Wahl eines Zeitpunkts Z entsprechend einer der vorgenannten Weisen wird sichergestellt, dass der zweite Wärmeerzeuger für eine ausreichend lange Dauer nach dem Komfort-Aufladungsvorgang, beispielsweise von abends bis zum nächsten Vormittag, keine oder fast keine einspeicherbare Wärme mehr bereitstellt. In dieser ausreichend langen Dauer zapft der Nutzer soviel warmes Wasser, und genießt auf diese Art den erhöhten Warmwasserkomfort, bis der Vorwärmbereich schließlich wieder kühl (entladen) ist und beispielsweise für eine neue, effektive Solarnutzung bereitsteht. Durch rechtzeitiges Zurückschalten aus dem Komfort-Betriebsmodus in den Normal-Betriebsmodus ist dann bei Wiedervorliegen eines Wärmeangebots seitens des zweiten Wärmeerzeugers (Beispiel: wieder einsetzende Solarstrahlung am folgenden Vormittag) der Vorwärmbereich bereits wieder entladen (beispielsweise aufgrund von Warmwasserentnahme oder Auskühlung) und steht für eine neuerliche Einspeisung von beispielsweise solarer Wärme wieder zur Verfügung. Damit ist dann sichergestellt, dass keine Reduzierung möglichen Solarertrags erfolgt. Rechtzeitiges Zurückschalten kann beispielsweise nach einmaligem Aufladen des Warmwasserspeichers über seinen Bereitschafts- und Vorwärmbereich erfolgen.In a suitable design, the comfort charging process is activated only once a day. Favorable times Z for a comfort charging process are for the example of the supply of solar heat in the later afternoon, evening and / or night hours. They can be given by fixed, specifiable times. In another embodiment, possible times Z can be calculated by a control device associated with the hot water storage on the basis of stored operating data from the past. By selecting a time Z according to one of the aforementioned manners, it is ensured that the second heat generator provides no or almost no heat that can be stored for a sufficiently long duration after the comfort charging process, for example from the evening until the next morning. In this sufficiently long duration, the user taps as much warm water, and enjoys in this way the increased hot water comfort, until the preheating area is finally cool (discharged) and is ready, for example, for a new, effective solar use. By timely switching back from the comfort mode to the normal operating mode, the preheating area is already discharged again (for example, due to hot water extraction or cooling) when a heat supply by the second heat generator (example: re-entering solar radiation the following morning) and stands for renewed feed of, for example, solar heat available again. This ensures that there is no reduction of possible solar yield. Timely switching back, for example, after a single charge the hot water tank on its standby and preheating area.

Ein dem Warmwasserspeicher zugeordnetes Regelgerät kann ausgewählte Betriebsdaten speichern. Aus diesen „Erfahrungswerten” kann die Regelung geeignete Zeitpunkte Z für einen Komfort-Aufladungsvorgang ableiten. So kann ein Ergebnis der Ableitung sein, dass die Kollektortemperatur in einem aktuellen, gerade zurückliegenden Zeitraum durchschnittlich ab beispielsweise 18 Uhr nicht mehr ausgereicht hat für eine Wärmeeinspeisung in den Speicher. Auf Grundlage dieser „Erfahrung” wird dann die Regelung am aktuellen Abend um 18 Uhr in den Komfort-Betriebsmodus schalten in der „Annahme”, dass auch am aktuellen Abend um 18 Uhr keine verwertbare Wärme mehr anfällt. Die für diesen „Lernprozess” der Warmwasserspeicher-Regelung herangezogenen, gespeicherten Betriebsdaten aus der Vergangenheit betreffen in der Regel den zeitlichen Verlauf eines Parameters und können sein: Warmwasserverbrauch, Wärmeverbrauch, Wärmeangebot des zweiten Wärmeerzeugers, Solarkollektortemperatur, Solarpumpenlaufzeit, Wassertemperatur im Bereitschaftsbereich und im Vorwärmbereich und so weiter. Einem solchen Lernprozess können zusätzlich Jahresverlaufsdaten beispielsweise zum Sonnenstand zugrundegelegt werden. Damit erfolgt ganzjährig ein sicheres Umschalten in den Komfort-Betriebsmodus mit hohem Trinkwarmwasserkomfort, ohne dass der Ertrag des zweiten Wärmeerzeugers, beispielswiese der Solarertrag, reduziert wird.A controller associated with the hot water storage device can store selected operating data. From these "empirical values", the control can derive suitable times Z for a comfort charging process. Thus, a result of the derivative may be that the collector temperature in a current, just past period on average, for example, 18 clock has not enough for a heat supply to the memory. On the basis of this "experience", the regulation will then switch to the comfort mode of operation at 6 pm on the current evening in the "assumption" that no usable heat will be generated at 6 pm on the current evening either. The stored operating data from the past used for this "learning process" of the hot water tank control usually relate to the time course of a parameter and can be: hot water consumption, heat consumption, heat supply of the second heat generator, solar collector temperature, solar pump running time, water temperature in the ready area and in the preheating area and so on. Such a learning process can additionally be based on year-round data, for example on the position of the sun. Thus, a safe switch over to the comfort operating mode with high domestic hot water comfort takes place all year round, without the yield of the second heat generator, for example the solar yield, being reduced.

Wird aufgrund des Ablaufs einer Aufladungsdauer D der Komfort-Aufladungsvorgang beendet und/oder der Warmwasserspeicher in einen Normal-Betriebsmodus zurückgeschaltet, so kann zu seiner Beendigung auf explizite Messwerte, wie beispielsweise Temperaturmesswerte, verzichtet werden. Dadurch gestaltet sich die Überwachung deutlich einfacher. So kann die Beladungsdauer D auf Basis einer Anzahl vorgegebener und/oder angenommener Werte, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Trinkwarmwasser-Solltemperaturen, angenommene Trinkwarmwasser-Isttemperaturen und die Speicherbereichsvolumina, jeweils im Bereitschaftsbereich und im Vorwärmbereich, und eine Wärmeleistung des ersten Wärmeerzeugers, festgelegt werden. Es können aber auch explizite Messwerte wie die Trinkwarmwasser-Isttemperaturen im Bereitschaftsbereich und im Vorwärmbereich zur Bestimmung der Aufladungsdauer herangezogen werden.If, due to the expiration of a charging period D, the comfort charging process is ended and / or the hot water storage is switched back into a normal operating mode, explicit measurements, such as temperature measured values, may be dispensed with. This makes monitoring much easier. Thus, the loading period D can be determined on the basis of a number of predetermined and / or assumed values selected from the group consisting of domestic hot water target temperatures, assumed hot water actual temperatures and the storage volume, respectively in the standby area and in the preheating area, and a heat output of the first heat generator. However, it is also possible to use explicit measured values, such as the actual hot water temperatures in the standby area and in the preheating area, to determine the charging duration.

Der erfindungsgemäße Warmwasserspeicher umfasst einen in der Regel von einem ersten Wärmeerzeuger höher temperierten Bereitschaftsbereich und einen in der Regel von einem zweiten Wärmeerzeuger niedriger temperierten Vorwärmbereich und ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet. An einer vorgebbaren Stelle S im Vorwärmbereich weist der Warmwasserspeichers einen Temperaturfühler auf, der während eines Normal-Betriebsmodus' einer Überwachungseinrichtung für eine Einspeisung der vom zweiten Wärmeerzeuger bereitgestellten niedrig temperierten Wärme in den Warmwasserspeicher zugeordnet ist. Während eines Komfort-Betriebsmodus' ist der Temperaturfühler einer Überwachungseinrichtung für eine Einspeisung der vom ersten Wärmeerzeuger bereitgestellten hoch temperierten Wärme in den Warmwasserspeicher zugeordnet. Dadurch können mit einem Temperaturfühler in verschiedenen Betriebsmodi unterschiedliche Funktionen wahrgenommen werden.The hot water storage tank according to the invention comprises a standby area, which is generally heated to a higher temperature by a first heat generator, and a preheating area, which is generally tempered by a second heat generator, and is designed to carry out a method according to one of claims 1 to 8. At a predefinable point S in the preheating region, the hot water tank has a temperature sensor, which is assigned during a normal operating mode of a monitoring device for feeding the provided by the second heat generator low-temperature heat in the hot water tank. During a comfort mode of operation, the temperature sensor is associated with a monitoring device for feeding the high temperature heat provided by the first heat generator into the hot water tank. This allows different functions to be performed with a temperature sensor in different operating modes.

Mit der Erfindung liegt ein Warmwasserspeicher sowie ein Verfahren zur verbesserten Trinkwarmwasserversorgung für höhere Komfortansprüche vor, die trotz beschränktem Speicherbehältervolumen einen hohen solaren Nutzungsanteil gewähren.With the invention, there is a hot water tank and a method for improved domestic hot water supply for higher comfort demands that grant despite high storage tank volume a high proportion of solar usage.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur:

Figur Warmwasserspeicher
Reference to the drawing, an embodiment of the invention will be explained. The drawing shows in the single figure:

Figure hot water tank

Die Figur zeigt einen Warmwasserspeicher 1 mit umhüllender Wärmedämmung (schraffiert), der einen Speicherbehälter 2 mit obenliegendem Bereitschaftsbereich 3 und untenliegendem Vorwärmbereich 4 umfasst. Eine gestrichelte Linie deutet in etwa die Grenze der beiden Bereiche an.The figure shows a hot water tank 1 with enveloping insulation (hatched), a storage tank 2 with overhead standby area 3 and bottom preheating area 4 includes. A dashed line indicates approximately the limit of the two areas.

In einem Normal-Betriebsmodus wird der Bereitschaftsbereich 3 von einem nicht dargestellten ersten Wärmeerzeuger aufgeladen, d. h. das im Bereitschaftsbereich 3 vorliegende Trinkwasservolumen wird erwärmt, indem kühles oder kaltes Trinkwasser aus dem unteren Bereich des Speicherbehälters über eine Kaltwasserentnahmeleitung 5 entnommen, außerhalb des Warmwasserspeichers auf Trinkwarmwasser-Solltemperatur erwärmt und über eine Warmwasserzuführleitung 6 in den oberen Bereich des Speicherbehälters wieder eingespeist wird. Die Umwälzung erfolgt mittels einer nicht dargestellten Umwälzpumpe. Der Normal-Aufladungsvorgang wird von einem die Ausdehnung des Bereitschaftsbereichs nach unten definierenden Temperaturfühler 7 überwacht, bei Unterschreitung eines Temperaturgrenzwertes löst der Aufladungsvorgang aus, bei Erreichen eines weiteren Temperaturgrenzwertes wird der Aufladungsvorgang beendet. Das erwärmte Trinkwasser kann über die Warmwasserentnahmeleitung 8 entnommen und dem Verbrauch durch einen Nutzer zugeführt werden. Die aus dem Speicherbehälter entnommene Warmwassermenge wird durch Kaltwasser ersetzt, das über die Kaltwasserzuführleitung 9 dem Speicher zugeführt wird.In a normal operating mode, the standby area becomes 3 charged by a first heat generator, not shown, ie in the standby area 3 present drinking water volume is heated by cooling or cold drinking water from the lower area of the storage tank via a cold water extraction line 5 taken outside the hot water tank heated to domestic hot water temperature and via a hot water supply 6 is fed back into the upper area of the storage tank. The circulation takes place by means of a circulating pump, not shown. The normal charging process is performed by a temperature sensor defining the extent of the standby area downwards 7 monitored, falls below a temperature limit, the charging process triggers, on reaching a further temperature limit, the charging process is terminated. The heated drinking water can via the hot water extraction line 8th taken and supplied to the consumption by a user. The amount of hot water removed from the storage tank is replaced by cold water via the cold water supply pipe 9 is supplied to the memory.

Ein zweiter Wärmeerzeuger (nicht dargestellt) stellt ebenfalls Wärme auf einem in der Regel niedrigeren Temperaturniveau bereit. Ein Wärmeträgermedium kann über Vor- und Rücklaufleitungen zwischen zweitem Wärmeerzeuger und Wärmetauscher 10 zirkulieren. Liegt die Fluidtemperatur im zweiten Wärmeerzeuger (z. B. Solarkollektor) über der vom Temperaturfühler 11 (z. B. Solar-Referenztemperaturfühler) gemessenen Wassertemperatur an der Stelle S im Vorwärmbereich 4, so kann in der Regel die Wärme in den Warmwasserspeicher 1 eingespeist werden.A second heat generator (not shown) also provides heat at a generally lower temperature level. A heat transfer medium can via supply and return lines between the second heat source and heat exchanger 10 circulate. Is the fluid temperature in the second heat generator (eg solar collector) higher than that of the temperature sensor? 11 (eg solar reference temperature sensor) measured water temperature at the point S in the preheating area 4 , so usually the heat in the hot water tank 1 be fed.

In einem Komfort-Betriebsmodus erhält der Temperaturfühler 11 im Vorwärmbereich 4 eine andere Funktion, d. h. seine Messwerte T werden in einem nicht dargestellten Regelgerät anders zugeordnet und ausgewertet. Dann dient der Temperaturfühler 11 der Überwachung eines Komfort-Aufladungsvorgangs. Dabei wird der Warmwasserspeicher 1 vollständig oder fast vollständig über beide Speicherbereiche vom ersten Wärmeerzeuger aufgeladen, so dass dann ein deutlich größeres höher temperiertes Wasservolumen vorliegt. Der Komfort-Aufladungsvorgang wird gestartet, wenn am Temperaturfühler 11 ein erster Temperatur-Grenzwert T1 unterschritten wird. Er wird nach Ablauf einer vorgebbaren Aufladungsdauer D beendet, oder wenn am Temperaturfühler 11 ein zweiter Temperatur-Grenzwert T2 überschritten wird.In a comfort operating mode, the temperature sensor receives 11 in the preheating area 4 another function, ie its measured values T are assigned and evaluated differently in a control device, not shown. Then the temperature sensor serves 11 monitoring a comfort charging process. This is the hot water tank 1 completely or almost completely charged over both storage areas by the first heat generator, so that then there is a much larger volume of water at a higher temperature. The comfort charging process is started when on the temperature sensor 11 a first temperature limit T1 is exceeded. It is terminated after the expiry of a predefinable charging period D, or if at the temperature sensor 11 a second temperature limit T2 is exceeded.

Claims (9)

Verfahren zum Aufladen eines einen Bereitschaftsbereich und einen Vorwärmbereich umfassenden Speicherbehälters eines Warmwasserspeichers mit warmem Wasser, wobei der Bereitschaftsbereich in der Regel von einem ersten Wärmeerzeuger höher temperiert wird, und der Vorwärmbereich in der Regel von einem zweiten Wärmeerzeuger mit fluktuierendem Wärmeangebot niedriger temperiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass • der Warmwasserspeicher in Zeiten eines ausbleibenden oder für eine Einspeisung in den Warmwasserspeicher zu geringen Wärmeangebots seitens des zweiten Wärmeerzeugers in einen Komfort-Betriebsmodus umschaltet, in dem der Speicherbehälter vom ersten Wärmeerzeuger vollständig oder fast vollständig über beide Bereiche höher temperiert aufgeladen wird, und dass • der Warmwasserspeicher rechtzeitig vor Wiedervorliegen eines für eine Einspeisung in den Warmwasserspeicher ausreichenden Wärmeangebots seitens des zweiten Wärmeerzeugers in einen Normal-Betriebsmodus umschaltet, so dass der Vorwärmbereich bei Wiedervorliegen eines Wärmeangebots seitens des zweiten Wärmeerzeugers aufgrund von Warmwasserentnahme oder Auskühlung wieder entladen ist und/oder wieder aufnahmebereit für das niedrig temperierte Wärmeangebot seitens des zweiten Wärmeerzeugers ist.A method for charging a storage tank of a hot water tank with warm water comprising a standby area and a preheating area, the standby area usually being heated to a higher temperature by a first heat generator, and the preheating area generally being tempered by a second heat source with fluctuating heat supply, characterized in that the hot water storage tank switches over in times of a lack of supply or for an injection into the hot water storage by the second heat generator in a comfort mode of operation, in which the storage tank from the first heat generator is fully or almost completely charged over both areas higher tempered, and that • the hot water storage in good time before resubmission of sufficient for an injection into the hot water tank heat supply from the second heat generator switches to a normal operating mode, so that the preheating is discharged when a supply of heat from the second heat generator due to hot water withdrawal or cooling again and / or again is receptive to the low-temperature heat supply from the second heat generator. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass • beginnend mit vorgebbaren Zeitpunkten Z ein Komfort-Aufladungsvorgang gestartet wird, bei dem der Warmwasserspeicher vollständig oder fast vollständig über beide Speicherbereiche vom ersten Wärmeerzeuger aufgeladen wird, wenn zu dem Zeitpunkt Z eine an einer vorgebbaren Stelle S im Vorwärmbereich gemessene Wassertemperatur T einen ersten vorgebbaren Temperatur-Grenzwert T1 unterschreitet, und dass • der Komfort-Aufladungsvorgang beendet wird und/oder der Warmwasserspeicher in einen Normal-Betriebsmodus zurückschaltet – nach Ablauf einer vorgebbaren Aufladungsdauer D, oder – wenn die an der vorgebbaren Stelle S im Vorwärmbereich gemessene Wassertemperatur T einen zweiten vorgebbaren Temperatur-Grenzwert T2 ≥ T1 überschreitet.Method according to claim 1, characterized in that • starting at predeterminable times Z a comfort charging process is started, in which the hot water tank is completely or almost completely charged via both storage areas of the first heat generator, if at the time Z a measured at a predetermined point S in preheating water temperature T a first predetermined temperature Threshold T1 falls below, and that • the comfort charging process is ended and / or the DHW cylinder returns to a normal operating mode - After expiry of a predefinable charging duration D, or - When the water temperature T measured at the predeterminable point S in the preheating region exceeds a second predeterminable temperature limit value T2 ≥ T1. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit einem an einer vorgebbaren Stelle S im Vorwärmbereich des Warmwasserspeichers angeordneten Temperaturfühler, der in einem Normal-Betriebsmodus einer Überwachung einer Einspeisung der vom zweiten Wärmeerzeuger bereitgestellten niedrig temperierten Wärme in den Warmwasserspeicher dient, insbesondere bei Erfüllung eines vorgebbaren Einschaltkriteriums die Einspeisung startet und bei Erfüllung eines vorgebbaren Ausschaltkriteriums die Einspeisung beendet, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler in einem Komfort-Betriebsmodus einer Überwachung einer Einspeisung der vom ersten Wärmeerzeuger bereitgestellten hoch temperierten Wärme in den Warmwasserspeicher dient, insbesondere bei Erfüllung eines vorgebbaren Einschaltkriteriums den Komfort-Aufladungsvorgang startet und bei Erfüllung eines vorgebbaren Ausschaltkriteriums den Komfort-Aufladungsvorgang beendet.Method according to Claim 1 or 2, with a temperature sensor arranged at a predefinable point S in the preheating area of the hot water storage tank, which in a normal operating mode serves to monitor an injection of the low-temperature heat provided by the second heat generator into the hot water storage tank, in particular if a predefinable switch-on criterion is met the supply starts and ends when a predefinable switch-off criterion the supply, characterized in that the temperature sensor in a comfort mode of operation monitoring the supply of the provided by the first heat generator high-temperature heat in the hot water tank, especially when a predetermined switch-on criterion the comfort Charging process starts and ends the comfort charging process when a predefinable switch-off criterion. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Komfort-Aufladungsvorgang nur einmal täglich aktiviert wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the comfort charging process is activated only once a day. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mögliche Zeitpunkte Z für einen Komfort-Aufladungsvorgang in den Nachmittags-, Abend- und/oder Nachtstunden liegen.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that possible times Z for a comfort charging process in the afternoon, evening and / or night hours are. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mögliche Zeitpunkte Z für einen Komfort-Aufladungsvorgang durch feste, vorgebbare Uhrzeiten gegeben sind.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that possible times Z are given for a comfort charging process by fixed, predefinable times. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mögliche Zeitpunkte Z für einen Komfort-Aufladungsvorgang von einem dem Warmwasserspeicher zugeordneten Regelgerät auf Basis von gespeicherten Betriebsdaten aus der Vergangenheit berechnet werden, wobei durch die Berücksichtigung dieser Betriebsdaten sichergestellt ist, dass • der zweite Wärmeerzeuger beginnend mit dem Zeitpunkt Z für eine ausreichend lange Dauer keine oder fast keine einspeicherbare Wärme mehr bereitstellt, und/oder dass • der Vorwärmbereich bei Wiedervorliegen eines Wärmeangebots seitens des zweiten Wärmeerzeugers aufgrund von Warmwasserentnahme oder Auskühlung wieder entladen ist.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that possible times Z for a comfort charging process are calculated by a controller associated with the hot water storage on the basis of stored operating data from the past, it being ensured by taking into account these operating data that The second heat generator no longer provides any or almost no heat which can be stored starting from time Z for a sufficiently long duration, and / or • the preheating area is discharged when a heat supply is resumed by the second heat generator due to hot water extraction or cooling. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beladungsdauer D auf Basis einer Anzahl vorgegebener und/oder angenommener und/oder gemessener Werte, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Trinkwarmwasser-Solltemperaturen, Trinkwarmwasser-Isttemperaturen und Speicherbereichsvolumina – jeweils im Bereitschaftsbereich und im Vorwärmbereich – sowie Wärmeleistung des ersten Wärmeerzeugers, festgelegt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the loading period D on the basis of a number of predetermined and / or assumed and / or measured values selected from the group comprising hot water target temperatures, actual hot water temperatures and storage volumes - each in the standby area and in preheating - and heat output of the first heat generator is set. Warmwasserspeicher mit einem in der Regel von einem ersten Wärmeerzeuger höher temperierten Bereitschaftsbereich und einem in der Regel von einem zweiten Wärmeerzeuger niedriger temperierten Vorwärmbereich zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei an einer vorgebbaren Stelle S im Vorwärmbereich des Warmwasserspeichers ein Temperaturfühler angeordnet ist, der während eines Normal-Betriebsmodus' einer Überwachungseinrichtung für eine Einspeisung der vom zweiten Wärmeerzeuger bereitgestellten niedrig temperierten Wärme in den Warmwasserspeicher zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler während eines Komfort-Betriebsmodus' einer Überwachungseinrichtung für eine Einspeisung der vom ersten Wärmeerzeuger bereitgestellten hoch temperierten Wärme in den Warmwasserspeicher zugeordnet ist.Hot water tank with a usually higher tempered by a first heat generator standby area and a generally lower by a second heat source preheating for performing a method according to one of claims 1 to 8, wherein arranged at a predetermined location S in the preheating of the hot water tank, a temperature sensor is, during a normal operating mode 'assigned to a monitoring device for feeding the provided by the second heat generator low-temperature heat in the hot water tank, characterized in that the temperature sensor during a comfort mode of operation of a monitoring device for feeding the provided by the first heat generator highly tempered heat is assigned to the hot water tank.
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