DE102012112962A1

DE102012112962A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Warmwasserbereitung

Info

Publication number: DE102012112962A1
Application number: DE201210112962
Authority: DE
Inventors: Rudolf Haug; Walter Grotkasten; Werner Schmid
Original assignee: Karl Dungs GmbH and Co KG
Current assignee: Karl Dungs GmbH and Co KG
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-06-26

Abstract

Ein System (10) zur Warmwasserbereitung umfasst eine Warmwasserbereitungsanlage (18) mit einem Schichtspeicher. Dieser ist als Warmwasserspeicher (20) mit mehreren elektrischen Heizelementen (21) bis (27) ausgebildet, die jeweils für sich horizontal orientiert und vertikal übereinander gestaffelt angeordnet sind. Die Heizelemente (21) bis (27) werden mit Reststrommengen aus eigener Erzeugung oder billigem Anfall von oben nach unten aktiviert, um auch schon Energiebeträge zu nutzen, die zur Aufheizung des gesamten Warmwasserspeichers (20) nicht ausreichen. Wenigstens in einer Zone des Warmwasserspeichers (20) wird Warmwasser mit einer gewünschten Mindesttemperatur erzeugt. Zwar wird auf diese Weise lediglich ein minderes Volumen von Warmwasser erzeugt, wenigstens aber wird die erforderliche Temperatur bereitgestellt, was in den meisten Fällen aber als höherer Komfort empfunden wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Warmwasserbereitung mittels elektrischer Energie, insbesondere elektrischer Überschussenergie.
Es kommen zunehmend Photovoltaikanlagen in Gebrauch, die in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung elektrische Leistung bereitstellen, die üblicherweise ins öffentliche Netz eingespeist wird. Dieses ist jedoch nicht unbegrenzt aufnahmefähig. Je nach Größe der Photovoltaikanlage können auch lokale Verbraucher mit Strom versorgt werden, der nicht in das Stromnetz abgegeben wird.
Z.B. wird dazu von der DE 10 2009 051 405 A1 vorgeschlagen, überschüssige elektrische Energie oder Leistung lokal zu verbrauchen, indem sie zur Warmwasserbereitung herangezogen wird.
Die zur Warmwasserbereitung nutzbaren Energiebeträge hängen vom sonstigen Verbrauch und Solarstromanfall ab. Sind die Energiebeträge zu gering, wird keine ausreichende Warmwassertemperatur erreicht, woraus im Falle einer Brauchwassernutzung Komfortnachteile und, z.B. durch Legionellen, Gesundheitsgefahren entstehen können.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein System zur Warmwasserbereitung sowie ein Verfahren zur Warmwasserbereitung zu schaffen, womit Warmwasser mit gewünschter Qualität Brauchwassernutzung oder zur Nutzung als Heizwasser bereitgestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird mit dem System nach Anspruch 1 und dem Verfahren nach Anspruch 15 gelöst:
Das erfindungsgemäße System zur Warmwasserbereitung umfasst ein Hausnetz, das wenigstens zeitweilig elektrische Leistung zur Warmwassererwärmung bereitstellt. Diese elektrische Leistung ist vorzugsweise elektrische Leistung, die sich anderweitig nicht verwerten lässt, nicht verkauft werden oder billig eingekauft werden kann oder muss. Es kann sich dabei um Überschussleistung, bspw. von photovoltaischen Solaranlagen, an das Hausnetz angeschlossenen Windkraftanlagen oder von anderen Anlagen zur Erzeugung elektrischer Energie, wie z.B. aus der Kraftwärmekopplung stammende Leistung, Nachtstrom, Überschussstrom aus dem Netz oder dergleichen handeln. Zur Verwertung solcher sporadisch anfallender Elektroenergie eignet sich ein Warmwasserspeicher, der mittels eines elektrischen Erhitzers oder einer Erhitzerbatterie (d.h. einer Erhitzeranordnung) mit erhitztem Wasser geladen wird. Der Warmwasserspeicher ist vorzugsweise ein Vorratsgefäß mit einem zusammenhängenden Volumen. Die Ladung erfolgt von oben nach unten, um eine Temperaturschichtung zu erzielen. Auch wenn nur ein Teil des Warmwasserspeichers mit erwärmtem Wasser gefüllt ist, steht am oben angebrachten Ausgang Wasser mit gewünschter hoher Temperatur an. Anstelle eines einzigen Vorratsgefäßes können auch zwei oder mehrere Vorratsgefäße vorgesehen sein die in räumlicher Nähe oder örtlich getrennt angeordnet sind.
Der Warmwasserspeicher kann auch aus zwei Behältern bestehen, von denen einer Brauchwasser und der andere zu anderen Zwecken, z.B. Heizzwecken, dienendes Wasser enthält. Beide Behälter sind vorzugsweise thermisch gekoppelt. Z.B. kann einer der Behälter in den anderen Behälter eingebaut und so von dessen Wasservorrat umschlossen sein. Die Heizung kann durch die o.g. Erhitzeranordnung oder durch in einen der Behälter vorzugsweise auf verschiedenen Höhen eingebaute Heizelemente erfolgen. Vorzugsweise sind die Heizelemente in den äußeren Behälter eingebaut. Alternativ zu der Anordnung „Behälter im Behälter“ können auch zwei neben- oder übereinander angeordnete Behälter vorgesehen werden, die durch geeignete Wärmeübertragungsmittel gekoppelt sind, z.B. Heat-Pipes, Wärmetauscherrohre mit ungesteuerter oder mit gesteuerter Umwälzung oder dergleichen. Auch kann zwischen beiden Behältern eine Wärmepumpe angeordnet sein, z.B. um aus Niedertemperatur-Heizwasser (z.B. 30°C) Brauchwasser (z.B. 80°C) zu gewinnen. Die Wärmepumpe kann durch ein oder mehrere Peltierelemente gebildet sein, das mit Rest- oder Überschussstrom betrieben wird. Der Heizwasserbehälter kann in diesem Fall auf jede beliebige Weise beheizt sein.
Die Erhitzeranordnung hat vorzugsweise ein geringeres Eigenvolumen als der Warmwasserspeicher. Vorzugsweise beträgt das Volumen der Erhitzeranordnung weniger als ein Fünftel, weiter vorzugsweise weniger als ein Zehntel des Volumens des Warmwasserspeichers. Damit können kleine Restenergiebeträge genutzt werden, um kleine Warmwassermengen zu erzeugen, die dann mit hoher Qualität, also hoher Temperatur zur Verfügung stehen. Im Falle der Brauchwassererzeugung wird so Legionellenbildung wirksam vorgebeugt.
Die Erhitzeranordnung weist einen, vorzugsweise wenigstens zwei oder mehrere Abschnitte (z.B. in Gestalt einzelner Gefäße) auf, in denen elektrische Heizelemente angeordnet sind. Die Heizelemente können ohmsche Heizwiderstände, Heizelemente mit selbstregelnder Charakteristik, z.B. Kaltleiter, oder Wärmepumpenelemente (Peltierelemente) sein. Die Heizelemente können über mechanische oder elektronische Schalter (Transistoren, Thyristoren, Triacs o.ä.) mit dem Hausnetz verbunden sein. Die Erhitzeranordnung umfasst vorzugsweise einen oder mehrere Erhitzer mit jeweils vorzugsweise einem oder auch mehreren Heizelementen. Die Heizelemente der Erhitzer können einzeln oder gruppenweise aktiviert werden. Die Aktivierung kann Ein und Aus schalten oder auch modulierendes Betreiben, z.B. im Phasenanschnitt, bedeuten.
Die Schalter sind von einer Steuereinrichtung gesteuert, um die Erhitzer je nach Stromanfall nacheinander, in gleich- oder verschieden großen Gruppen gleichzeitig oder gruppenweise nacheinander auf Solltemperatur zu bringen.
Die Erhitzer können in einem Zirkulationskreis hinsichtlich ihres Durchlaufs seriell oder parallel angeordnet sein. Der Zirkulationskreis enthält außerdem mindestens eine Pumpe und mindestens einen Warmwasserspeicher.
Bei der Serienanordnung wird die Pumpe frühestens aktiviert, wenn der dem Ladeeingang des Warmwasserspeichers nächstliegende Erhitzer eine obere Solltemperatur erreicht hat. Vorzugsweise wird sie aktiviert, wenn alle Erhitzer die obere Solltemperatur erreicht haben. Sie wird spätestens dann ausgeschaltet, wenn der dem Ladeeingang des Warmwasserspeichers nächstliegende Erhitzer eine untere Solltemperatur unterschreitet.
Es ist möglich, bei Erreichen der Solltemperatur in dem jeweiligen Erhitzer das jeweilige Heizelement abzuschalten und danach die Pumpe einzuschalten. Jedoch ist es, um zu vermeiden, dass währenddessen Überschussstrom ins Netz gelangt, auch möglich, die Heizelemente weiter eingeschaltet zu lassen, während die Pumpe läuft. Sind die Temperatursensoren als hysteresebehaftete Schalter (z.B. Bimetallschalter) ausgebildet, kann der Weiterbetrieb der Heizelemente nach Ansprechen der Schalter durch Timer oder durch Übertemperaturfühler gesteuert erfolgen. Dies schließt Überhitzungsschäden an den Erhitzern aus.
Bei der Parallelanordnung wird die Pumpe frühestens aktiviert, wenn alle Erhitzer eine obere Solltemperatur erreicht haben. Sie wird spätestens dann ausgeschaltet, wenn mindestens einer der Erhitzer eine untere Solltemperatur unterschreitet. Wenigstens eines der Heizelemente kann während des Betriebs der Pumpe weiterbetrieben werden.
Der Warmwasserspeicher wird schichtweise von oben nach unten mit erhitztem Wasser gefüllt. Gegenüber herkömmlichen elektrisch direkt beheizten Warmwasserspeichern hat dies den Vorteil, dass auch geringe anfallende Überschussenergiebeträge gezielt in den Speicher geschichtet werden können, und damit Warmwasser sofort mit einer ausreichenden, d.h. als warm zu bezeichnenden Temperatur, genutzt werden kann.
Anstelle eines periodischen Betriebs der Pumpe und der Nutzung einer speichernden Erhitzeranordnung kann als Erhitzeranordnung auch ein elektrischer Durchlauferhitzer mit vernachlässigbarem Eigenvolumen vorgesehen werden. Die Pumpe kann permanent mit konstanter oder regulierter, an die Wärmeproduktion in dem Durchlauferhitzer angepasster Drehzahl betrieben werden.
Die Steuereinrichtung kann nach Art eines Heizstrommanagers ausgebildet sein. Insbesondere wenn das Hausnetz eine Photovoltaikanlage oder eine andere an das Hausnetz angeschlossene Einrichtung zur Stromerzeugung umfasst, kann diese Steuereinrichtung den erzeugten Strom managen und möglichst einen großen Anteil des selbst erzeugten Stroms im eigenen Hausnetz verwerten, bevor der Überschuss in das öffentliche Versorgungsnetz gegeben wird. Der Heizstrommanager kann dabei die Heizelemente derjenigen Erhitzer aktivieren, die noch kaltes oder kühleres Wasser enthalten. Es kann auch der dem Ladeanschluss des Speichers nächstliegende Erhitzer vorrangig beheizt werden. Es kann vorgesehen sein, dass seriell angeordnete Erhitzer entsprechend einer Rangfolge beheizt werden. Dabei hat der dem Ladeanschluss des Speichers nächstliegende Erhitzer den höchsten und der dem Ladeanschluss des Speichers entferntest liegende Erhitzer den niedrigsten Rang.
Der Heizstrommanager kann die Aufteilung von photovoltaisch oder anderweitig lokal erzeugtem Strom auf das öffentliche Netz einerseits und auf die Erhitzeranordnung andererseits auch entsprechend eines Strombedarfssignals vornehmen, das den Strombedarf des öffentlichen Netzes charakterisiert. Dieses Strombedarfssignal kann aus einem Strompreissignal abgeleitet werden, dass z.B. über ein Drahtgebundenes oder drahtloses Netzwerk oder als Rundfunksignal empfangen wird. Auf diese Weise lässt sich Solarstrom, Strom aus anderen hausnetzgebundenen Stromerzeugungseinrichtungen oder Überschussstrom aus dem Netz in Abhängigkeit der Anforderungen des öffentlichen Netzes und des geltenden Strompreises wirtschaftlich sinnvoll nutzen.
Es ist bei Ausbildung des Systems als Brauchwassererwärmungseinrichtung möglich, das in dem Warmwasserspeicher vorhandene Warmwasser direkt als Brauchwasser zu nutzen. Alternativ kann bei Ausbildung des Systems als Heizwassererwärmungseinrichtung das in dem Warmwasserspeicher vorhandene Wasser auch als Heizwasser zur Beheizung von Räumen oder über Wärmetauscher oder Wärmepumpen zur Warmwasserbereitung benutzt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen System lässt sich der Eigenstromverbrauch auch dadurch maximieren und optimieren, indem beispielsweise vorhandener Solarstrom vorrangig zur Beheizung des Warmwasserspeichers und nur nachrangig zur Netzabgabe genutzt wird. Es ist weiter möglich, dass die Warmwasserbereitungsanlage gezielt zur Stromabnahme von anderenorts entstehenden Stromüberschüssen genutzt wird. Das Management dieser Stromabgabe oder Stromaufnahme kann über ein Strombedarfssignal vom Netzbetreiber her erfolgen.
Den Heizelementen sind vorzugsweise individuelle Schalter zugeordnet, mit denen sie zumindest gezielt ein- und ausschaltbar sind. Die Heizelemente können direkt mit Solargleichstrom oder, zur Erleichterung des Energiemanagements, mit wechselgerichetetem Solarstrom beaufschlagt werden. In beiden Fällen ist eine Leistungsmodulation bei der Leistungsabnahme durch Pulsbreitenmodulation möglich. Im Falle einer Wechselspannungsspeisung kann dazu eine Phasenanschnitts- oder Phasenabschnittsteuerung genutzt werden. Es ist jedenfalls vorteilhaft, wenn die Schalter als elektronische Schalter ausgebildet sind, um eine Phasenan- oder -abschnittsteuerung und/oder eine Pulsbreitenmodulation des Stroms zu bewirken.
Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Zeichnung oder aus Ansprüchen. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes System z.B. zur Brauchwassererwärmung mit einer Erhitzeranordnung, die mehrere Heizelemente umfasst, in schematischer Darstellung,
2 ein erfindungsgemäßes System mit einer Erhitzeranordnung, die mehrere parallel durchflossene Erhitzer umfasst, in schematischer Darstellung,
3 ein erfindungsgemäßes System mit einer Erhitzeranordnung, die mehrere in seriell durchflossene Erhitzer umfasst, in kaltem Zustand, in schematischer Darstellung,
4 das erfindungsgemäßes System nach 3, mit kaltem Speicher und warmen Erhitzern, in schematischer Darstellung,
5 das erfindungsgemäßes System nach 3 nach dem Umladen, mit teilweise warmen Speicher und kalten Erhitzern, in schematischer Darstellung,
6 das erfindungsgemäßes System nach 3 nach dem Umladen, mit teilweise warmen Speicher und wiedererwärmten Erhitzern, in schematischer Darstellung,
7 das erfindungsgemäßes System nach 3 mit kaltem Speicher, mit teilweise warmer Erhitzeranordnung, in schematischer Darstellung
8 das erfindungsgemäßes System nach 7 nach dem Umladen, mit teilweise warmen Speicher und kalten Erhitzern, in schematischer Darstellung,
9 das erfindungsgemäßes System nach 7 mit teilweise erwärmten Speicher und mit teilweise warmer Erhitzeranordnung, in schematischer Darstellung,
10 das erfindungsgemäßes System nach 3 oder 7 nach dem Umladen, mit weitergefülltem warmen Speicher und kalten Erhitzern, in schematischer Darstellung.
In 1 ist ein System 10 zur Energienutzung veranschaulicht, mit dem eine photovoltaische Stromerzeugung und eine Warmwasserbereitung oder auch eine Heizwasserbereitung möglich ist. Das System 10 beinhaltet ein elektrisches Hausnetz 11, das zu einem eine oder mehrere Wohnungen umfassenden Wohngebäude, einem Produktionsgebäude, einem Gebäude mit gemischter Nutzung oder einem sonstigen Gebäude gehören kann.
Das Hausnetz 11 dient dazu, mindestens einen, vorzugsweise mehrere elektrische Verbraucher 12, 13 usw., mit elektrischer Leistung zu versorgen. Die elektrische Leistung kann ganz oder teilweise von Photovoltaikmodulen 14 und/ oder aus dem öffentlichen Versorgungsnetz 15 stammen. Die Erfindung ist jedoch darauf nicht beschränkt. Sie lässt sich auch bei Hausnetzen 11 umsetzen, die als Inselnetz ausgebildet sind und keine Verbindung zum öffentlichen Versorgungsnetz 15 aufweisen. Sie ist ebenso anwendbar bei Hausnetzen 11, die keine Photovoltaikmodule 14 umfassen. Jedoch ist sie bei letzteren besonders vorteilhaft anwendbar. Zusätzlich zu dem oder anstelle des Photovoltaikmoduls 14 kann auch eine andere lokale Energiequelle, z.B. ein Windrad, ein wassergetriebener Stromgenerator oder dergleichen vorgesehen sein. Dies gilt für die gesamte nachstehende Beschreibung.
Das Hausnetz 11 umfasst eine Steuereinrichtung 16, die die vom elektrischen Versorgungsnetz 15 gelieferte oder abgenommene Energie und die von dem Photovoltaikmodul 14 vorzugsweise über einen Umrichter 17 gelieferte Energie bzw. Leistung managt. Die Steuereinrichtung 16 steuert dabei insbesondere die Energieversorgung einer Warmwasserbereitungsanlage 18, zu der eine Erhitzeranordnung 19 und mindestens ein Warmwasserspeicher 20 gehören. Dieser umschließt einen zusammenhängenden Innenraum, der vorzugsweise keine elektrischen Heizelemente aufweist. Bedarfsweise können in dem Innenraum jedoch ein oder mehrere anderweitig beheizte Wärmequellen, z.B. Heizschlangen angeordnet sein. Der Warmwasserspeicher 20 speist über einen Warmwasservorlauf 30 einen oder mehrere Abnehmer. Im Falle der Brauchwassererzeugung sind dies Zapfstellen. Im Falle der Heizwassererzeugung sind dies Heizkörper oder dergleichen. Warmwasserverbraucher. Eingangsseitig ist der Warmwasserspeicher mit einem Zulaufanschluss 39 versehen. Je nach Anwendung ist dies ein Frischwasseranschluss oder ein Heizungsrücklauf.
Von einem unten an dem Warmwasserspeicher vorgesehenen Zirkulationsanschluss führt eine Zirkulationsleitung über die Erhitzeranordnung 19 oben wieder zu dem Warmwasserspeicher 20. Der Warmwasservorlauf 30 kann mit dem Zirkulationsanschluss vereinigt sein, zu dem die Zirkulationsleitung 28 führt. Der Zulaufanschluss 39 kann mit dem unteren Zirkulationsanschluss vereinigt sein.
Die Erhitzeranordnung 19 kann gemäß 1 mehrere elektrische Heizelemente 21 bis 27 aufweisen, die untereinander vorzugsweise gleich ausgebildet und jeweils in verschiedenen vertikalen Höhen übereinander gestapelt angeordnet sind. Jedes Heizelement 21 bis 27 definiert eine Heizzone bzw. einen Bereich. Somit sind in dem Innenraum mindestens zwei, vorzugsweise aber mehrere, Heizzonen d.h. Bereiche definiert, denen jeweils ein Heizelement 21 bis 27 individuell zugeordnet ist, das zu der Beheizung des jeweiligen Bereichs dient. Es ist aber auch möglich, mehrere oder alle Heizelemente 21 bis 27 auf gleicher Höhe, z.B. am Boden der Erhitzeranordnung 19 anzuordnen, so dass jedes Heizelement 21 bis 27 den gesamten Inhalt der Erhitzeranordnung 19 aufheizen kann. Durch die verschiedenen Heizelemente können verschiedene Energiemengen aufgenommen werden. Die Leistungsaufnahme der Erhitzeranordnung kann modulierend und kaskadierend an den Leistungsüberschuss angepasst werden.
Jedes Heizelement 21 bis 27 kann ein Widerstandsheizelement sein. Alternativ kann es ein Peltierelement sein. Sein kaltes Ende kann insbesondere im Sommer zu Klimatisierungszwecken genutzt werden. Sein warmes Ende kann der Aufheizung der Erhitzeranordnung dienen und dazu mit deren Innenraum in wärmeaustauschender Verbindung stehen.
Die Heizelemente 21 bis 27 können der Steuereinrichtung 16 aktiviert oder deaktiviert werden. Vorzugsweise ist dazu jedem Heizelement 21 bis 27 individuell ein Schalter 31 bis 37 zugeordnet. Der Schalter 31 bis 37 kann ein- oder zweipoliger mechanischer Schalter oder ein elektronischer Schalter geeigneter Bauart, bspw. ein Tyristor, ein Triac, ein unipolarer oder bipolarer Schalttransistor oder dergleichen sein. Sein entsprechender Steuereingang ist, wie in 1 gestrichelt dargestellt ist, mit der Steuereinrichtung 16 verbunden.
Die Erhitzeranordnung 19 kann einen Temperatursensor 41 aufweisen. Dieser ist vorzugsweise ein schaltender Sensor mit einer oberen Solltemperatur als obere Ansprechschwelle und einer unteren Solltemperatur als untere Ansprechschwelle. Der Erhitzer kann weitere Temperatursensoren 42 bis 47 aufweisen, die z.B. jeweils auf Höhe eines Heizelements 21–27 angeordnet sind (nicht dargestellt). Auch an dem Warmwasserspeicher 20 können Mittel zur Erfassung der Temperatur in dem Speichervolumen, z.B. ein Temperatursensor 49 im oberen Bereich und, falls gewünscht, auch ein weiterer Temperatursensor 50 im unteren Bereich, vorgesehen sein. Wiederum eignen sich dafür schaltende Sensoren.
Die Erhitzeranordnung 19 ist mit dem Warmwasserspeicher 20 zu einem von Zeit zu Zeit aktivierbaren Zirkulationskreislauf verbunden.
2 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform, bei der die Erhitzeranordnung 19 mehrere einzelne Erhitzer 19a bis 19d aufweist. Diese sind untereinander vorzugsweise gleich ausgebildet. Jeder Erhitzer weist jeweils wenigstens ein Heizelement 21–24 auf. Außerdem kann jeder Erhitzer jeweils mindestens einen Temperatursensor 41–44 aufweisen, um die Temperatur des Wassers in dem jeweiligen Erhitzer zu erfassen. Hinsichtlich der Ausbildung der Temperatursensoren 41–44 und der Heizelemente 21–24 gelten die oben dazu gegebenen Ausführungen entsprechend.
Wie in 2 durch gestrichelte Linien veranschaulicht, sind die Temperatursensoren 41 bis 44 mit der Steuereinrichtung 16 verbunden. Sie dienen zur Erfassung der Temperatur in dem jeweiligen Erhitzer 19a bis 19d oder wenigstens der Erfassung des Überschreitens (oder Unterschreitens) einer Temperaturschwelle.
Die Erhitzer 19a bis 19d sind bei der Ausführungsform nach 2 strömungsmäßig parallel zueinander angeordnet. Die Erhitzer 19a bis 19d weisen dazu jeweils einen Eingang auf, über den zu erwärmendes Wasser in den Erhitzer 19a bis 19d geleitet wird. Diese Eingänge sind zueinander parallel geschaltet und mit einem Zirkulationsanschluss des Speichers 20 verbunden. In der Verbindungsleitung ist die Zirkulationspumpe 29 vorgesehen, die von der Steuereinheit 16 gesteuert wird. Zusätzlich kann ein mit der Zirkulationspumpe seriell geschalteter Rückflussverhinderer 38 vorgesehen sein. Die Erhitzer 19a bis 19d weisen außerdem jeweils einen Ausgang auf, über den der Erhitzer 19a bis 19d erhitztes Wasser abgibt. Die Ausgänge sind zueinander parallel geschaltet (d.h. miteinander verbunden) und über die Zirkulationsleitung mit dem Warmwasserspeicher 20 verbunden. Ansonsten gilt die im Zusammenhang mit 1 gegebene Beschreibung entsprechend.
Während 2 ein System mit einer Erhitzerbatterie mit zueinander parallel angeordneten Erhitzern 19a–19d zeigt, ist in den 3 bis 10 ein System mit in Reihe geschalteten Erhitzern 19a bis 19d gezeigt. Die Erhitzer 19a bis 19d und deren Elemente stimmen mit den im Zusammenhang mit 2 beschriebenen Erhitzern überein. Sie sind von der Zirkulationsströmung nacheinander durchflossen.
Das System 10 arbeitet wie folgt:
Es wird zunächst bei dem System nach 1 davon ausgegangen, dass das Photovoltaikmodul 14 Strom liefert und dass die Erhitzeranordnung 19 wie der Warmwasserspeicher 20 mit kaltem Wasser gefüllt sind. Die Steuereinrichtung 16 nutzt den von dem Umrichter 17 herkommenden Strom nun vorrangig zur Speisung der Verbraucher 12, 13. Genügt der von dem Photovoltaikmodul 14 gelieferte Strom zur Deckung des Energiebedarfs der Verbraucher 12, 13 nicht, werden weitere Energiequellen genutzt, die Teil des Systems 10 sein können, wie bspw. Akkumulatoren, Kraft-Wärme-gekoppelte Anlagen oder dergleichen. Ergänzend oder alternativ kann das elektrische Versorgungsnetz 15 als weitere Energiequelle herangezogen werden. Die Steuereinrichtung 16 ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass sie nachrangige Verbraucher 13 usw. auch zeitverzögert mit Energie beliefern kann, wenn dies ohne Komforteinbuße möglich ist.
Es können mehrere Bedingungen eintreten, die eine zumindest teilweise Aufheizung des Inhalts des Warmwasserspeichers 20 erfordern bzw. ermöglichen. Solche Ereignisse können zum Beispiel das Auftreten von Solarstromüberschuss im Hausnetz, Netzstromüberschuss oder auch dringender bevorstehender Warmwasserbedarf sein. Beispielsweise kann festgelegt sein, dass zu einem gegebenen Zeitpunkt wenigstens eine Mindestmenge Warmwasser in dem Warmwasserspeicher 20 vorhanden sein muss. In einem solchen Fall kann in möglichst geringem Umfang Netzstrom zur Wassererwärmung genutzt werden. Ansonsten wird dazu vorrangig von dem Photovoltaikmodul 14 oder aus anderer Quelle herrührende überschüssige elektrische Leistung genutzt.
Treten ein oder mehrere der vorgenannten Bedingungen (Überschussstrom vorhanden oder unabwendbarer Warmwasserbedarf) auf, aktiviert die Steuereinrichtung 16 zunächst mindestens ein Heizelement und zwar dasjenige von den in noch kaltem Wasser befindlichen Heizelementen 21 bis 27, das die vertikal höchst gelegene Position aufweist. Im Falle einer vollständig kalten Erhitzeranordnung 19 ist dies das Heizelement 21. Diese wird nun so lange bestromt, bis der darüber angeordnete Temperatursensor 41 das Erreichen einer Mindesttemperatur von bspw. 50°C oder 55°C oder einer anders festgelegten Mindesttemperatur anzeigt. Ist der Solarstromüberschuss so groß, dass er von einem der Heizelemente nicht absorbiert werden kann, werden zugleich zwei oder mehrere Heizelemente gruppenweise eingeschaltet. Wiederum werden dazu die höchstgelegenen Heizelemente gewählt. Beispielsweise werden die Heizelemente 21 und 22 oder 21, 22 und 23 usw. aktiviert.
Bei einer Ausführungsform mit mehreren auf unterschiedlichen Höhen angeordneten Temperatursensoren 41–47 kann die Erhitzeranordnung 19 zonenweise von oben nach unten aufgeheizt werden. Wird an dem Temperatursensor 41 die Mindesttemperatur (z.B. 55°C) erreicht, wird das nächst tiefer gelegene Heizelemente oder eine Gruppe nächst tiefer gelegener Heizelemente aktiviert. Auf diese Weise wird die Erhitzeranordnung 19 von oben nach unten schichtweise erwärmt, wobei eine thermische Wasserzirkulation weitest möglich unterdrückt wird. Dies hat zur Folge, dass schon nach kurzer Zeit und unter Nutzung einer geringen Menge elektrischer Energie wenigstens die oberste Zone (Heizelement 21, Temperatursensor 41) auf eine hohe Temperatur erwärmt ist. Die Bildung von Zonen mittlerer Temperatur, in denen sich schädliche Bakterien bilden könnten, wird vermieden.
Die Schalter 31 bis 37 können, wie oben stehend vorausgesetzt, jeweils ein- oder ausgeschaltet werden, um ein oder mehrere der Heizelemente 21 bis 27 zu aktivieren oder zu deaktivieren. Handelt es sich bei den Schaltern 31 bis 37 um elektronische Schalter, können ein oder mehrere der Heizelemente 21 bis 27 auch mit reduzierter Leistung betrieben werden, bspw. durch Phasenanschnitt, durch Pulsbreitenmodulation oder dergleichen. Auf diese Weise kann bspw. das obere Heizelement 21 mit voller Leistung und das darunter liegende Heizelement 22 mit reduzierter Leistung betrieben werden. Schwankende Stromüberschüsse können auf diese Weise angepasst als Wärmenergie in die Erhitzeranordnung 19 übertragen werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Erhitzeranordnung 19 zunächst von oben nach unten insgesamt auf die erste Temperatur (bspw. 55°C) aufgeheizt wird, wonach weitere Stromüberschüsse wiederum oben beginnend und dann nach unten fortschreitend genutzt werden, um den Inhalt des Warmwasserspeichers geschichtet von oben nach unten auf eine maximale Temperatur von bspw. 95°C aufzuheizen. In dieser zweiten Heizphase kann jedoch auch vorgesehen sein, jeweils alle Heizelemente 21 bis 27 gleichmäßig oder zusammengefasst gruppenweise zu bestromen. Es kann auch vorgesehen werden, lediglich eine einzige Temperaturgrenze vorzusehen.
Sobald das Volumen der Erhitzeranordnung 19 auf eine gewünschte Temperatur (wie bspw. oben genannt 55°C oder auch 95°C) aufgeheizt ist, kann das erzeugte Warmwasser in den Warmwasserspeicher 20 übertragen werden. Dazu aktiviert die Steuereinrichtung 16 die Umwälzpumpe 29 so lange bis an dem Temperatursensor 41 eine untere Grenztemperatur von z.B. 50°C unterschritten wird. Damit ist in dem Warmwasserspeicher 20 in einer oberen Zone Warmwasser von über 55°C vorhanden, was von dem Temperatursensor 49 auch angezeigt wird. Im unteren Bereich steht hingegen noch Kaltwasser, was die Steuereinheit 16 über den Temperatursensor 50 erfasst.
Das Wechselspiel von Aufheizung der Erhitzeranordnung 19 und Umladung des erzeugten Warmwasserquantums in den Warmwasserspeicher 20 kann wiederholt fortgesetzt werden, so dass letzterer schichtweise von oben nach unten mit Warmwasser gefüllt ist. Zeigt der untere Temperatursensor 50 das Erreichen der oberen Solltemperatur (von z.B. 95°C) an, kann die Erhitzeranordnung 19 abgeschaltet werden. Sobald ausreichende Mengen von Warmwasser aus dem Warmwasserspeicher 20 entnommen worden sind, zeigt der untere Temperatursensor 50 Wiederaufnahmebereitschaft an. Die Steuereinrichtung 16 kann dann die Erhitzeranordnung 19 aktivieren, so dass diese wiederum überschüssigen Solarstrom aufnehmen kann.
Die Arbeitsweise des Systems 10 nach 2 ist ähnlich. Die einzelnen Erhitzer 19a bis 19d können einzeln, gruppenweise oder insgesamt bestromt werden, um sie aufzuheizen. Zur Veranschaulichung sind vier Erhitzer 19a bis 19d jeweils mit Heizelement und Temperatursensor dargestellt. Es können aber unter Beibehaltung aller nachfolgend erläuterten Gegebenheiten und Funktionsweisen auch lediglich, zwei, drei oder mehr als vier Erhitzer vorgesehen werden.
Die Temperatursensoren 41 bis 44 zeigen dann der Steuereinheit 16 jeweils an, wenn das Wärmeaufnahmevermögen des einzelnen Erhitzers 19a bis 19d erreicht ist. Wenn alle Erhitzer 19a bis 19d ihre Solltemperatur erreicht haben, aktiviert die Steuereinheit 16 die Umwälzpumpe 19, so dass der Warmwasserinhalt der einzelnen Erhitzer 19a bis 19d in den Warmwasserspeicher 20 wiederum von oben nach unten umgeladen wird. Sobald nur einer der Sensoren 41 bis 44 das Unterschreiten einer unteren Solltemperatur (von z.B. 50°C) angezeigt, wird die Umwälzpumpe 29 wieder abgeschaltet.
Ähnlich arbeitet das System 10 nach den 3 bis 10. Zur Veranschaulichung sind Kalt- und Warmwasserzonen dort unterschiedlich schraffiert. 3 zeigt das System 10 vollständig mit Kaltwasser gefüllt. Die Steuereinheit 16 leitet nun überschüssigen Strom durch eines oder mehrere der Heizelemente 21 bis 24. Auf diese Weise wird in den Erhitzern 19a bis 19d gleichzeitig oder nacheinander Warmwasser erzeugt. Zeigt der Temperatursensor 41 das Erreichen einer oberen Solltemperatur an, schaltet die Steuereinheit 16 den Schalter 31 und somit den Erhitzer 19a ab. Entsprechendes gilt für die Temperatursensoren 42 bis 44 und die entsprechenden Erhitzer 19b bis 19d.
Sind alle Erhitzer 19a bis 19d wie 4 zeigt mit Warmwasser ausreichender Temperatur geladen, hat normalerweise zuletzt der Erhitzer 19d die Solltemperatur erreicht. Es kann nun die Umwälzpumpe 29 aktiviert werden. Es können ein oder mehrere Heizelemente 19a–19d weiterbetrieben werden, während die Umwälzpumpe 29 läuft. Diese Maßnahme verhindert, dass nach dem Aufheizen des letzten Erhitzers 19d Überschussstrom ins Netz gelangt.
Der Inhalt der Erhitzer 19a bis 19d wird, wie 5 zeigt, in den Warmwasserspeicher 20 umgeladen, bis der Temperatursensor 41 die Unterschreitung einer unteren Solltemperatur (z.B. 50°C) erfasst. Die Umwälzpumpe 29 wird dann abgeschaltet. Die Erhitzer 19a bis 19d können dann wieder aufgeheizt werden, wie 6 im Ergebnis zeigt. Auf diese Weise wird der Warmwasserspeicher 20 schichtweise von oben nach unten geladen bis der Temperatursensor 50 das Erreichen der gewünschten Solltemperatur anzeigt. Das Fördervolumen der Umwälzpumpe 29 bei einem Pumpzyklus entspricht hier dem Gesamtinhalt der Erhitzeranordnung 19, es kann aber auch geringer festgelegt sein.
Wie aus den 7 bis 10 hervorgeht, ist es nicht erforderlich jeweils alle Erhitzer 19a bis 19d aufzuheizen, bevor die Umwälzpumpe 29 eingeschaltet wird. Es ist, z.B. bei Anfall nur geringer Reststrommengen) auch möglich, nur einen Erhitzer 19a aufzuheizen und das erzeugte Warmwasser in den Warmwasserspeicher 20 umzuladen, sobald der Temperatursensor 41 die gewünschte Solltemperatur anzeigt. Die übrigen Erhitzer 19b bis 19d können inaktiv bleiben oder zum Vorheizen des Warmwassers genutzt werden. Das Fördervolumen der Umwälzpumpe bei einem Pumpzyklus entspricht hier dem Inhalt des wärmsten Erhitzers 19a.
Es wird darauf hingewiesen, dass anstelle der Heizelemente 21 bis 24 (21 bis 27) auch Peltierelemente oder andere wärmepumpende Elemente zur Anwendung kommen können.
Die Steuereinheit 16 bildet einen Heizstrommanager, der den Eigenstromverbrauch maximiert und somit die Netzbelastung minimiert. Vorzugsweise werden handelsübliche Elektro-Druckspeicher mit 2 kW elektrischer Heizleistung (5l- oder 10l-Boiler) als Erhitzer 19a bis 19d genutzt. Die Druckspeicher können wasserseitig parallel oder in Serie geschaltet sein. Die Umwälzpumpe 29 dient zum Einschichten des erhitzten Wassers in den Warmwasserspeicher 20. Jeder Elektro-Druckspeicher hat als Temperatursensor 41 bis 44 vorzugsweise einen einstellbaren Regelthermostaten mit Schalthysterese sowie einen druckfesten Behälter bis 6 bar, einen elektrischen Heizstab und einen Übertemperaturbegrenzer. Die Erhitzer 19a bis 19d werden elektrisch über einen Leistungszähler mit S0 Ausgang und eine mehrkanalige Phasenanschnittsteuerung 31 bis 34 an das interne Hausnetz angeschlossen. Vorzugsweise ist jeder Kanal der Phasenanschnittsteuerung über eine 0V bis 10V Eingang stufenlos mit einer Leistung von 0KW bis 2KW ansteuerbar.
Die Anlage umfasst vorzugsweise einen Leistungszähler für den Heizstrom sowie ein Leistungszähler für die von der Photovoltaik-Anlage aktuell gelieferte Leistung sowie einen Leistungszähler für den momentanen Eigenverbrauch. Alle Zähler haben z.B. einen S0-Anschluss und können über diesen die gemessene Leistung an einen Heizstrommanager senden. Der Heizstrommanager ermittelt den Leistungsüberschuss, der für Heizzwecke zur Verfügung steht, indem er den aktuellen Eigenverbrauch von der aktuellen Leistung des Photovoltaik-Moduls 14 abzieht. Die daraus resultierende Restleistung wird durch den Heizstrommanager auf die elektrischen Heizstäbe bzw. Heizelemente 21 bis 24 der angeschlossenen Elektroboiler aufgeteilt.
Der Heizstrommanager 16 kontrolliert über den Leistungszähler die aufgenommene Heizleistung. Zum Beispiel stellt er fest, ob einer der Thermostaten 41 bis 44 bereits abgeschaltet hat. In einem solchen Fall verteilt er die Heizleistung 9, bis alle Thermostate abgeschaltet haben. Anschließend wird die Umwälzpumpe 29 eingeschaltet, um das heiße Wasser in den Warmwasserspeicher 20 einzuschichten. Bei Serienschaltung der Erhitzer 19a bis 19d wird die Umwälzpumpe 29 wieder ausgeschaltet, nachdem alle Thermostate 21 bis 44 wieder eingeschaltet haben. Bei Parallelschaltung der Erhitzer 19a bis 19d wird die Umwälzpumpe 29 wieder ausgeschaltet, wenn einer der Temperatursensoren bzw. Thermostate 41 bis 44 wieder einschaltet.
Der Heizstrommanager kann manuell konfiguriert werden, indem nach der Installation der Anlage die nötigen Informationen über die Anlage wie die Größe und Anzahl der Erhitzer 19a bis 19d und andere notwendige Daten in einem Konfigurationsmenü eingegeben werden. Es kann auch ein Lernmodus vorgesehen sein, in dem der Heizstrommanager 16 lernt welche Heizlasten an ihn angeschlossen sind. Dazu kann er die einzelnen Phasenanschnittkanäle selbständig aktivieren und für jeden Kanal ein Leistungsprofil anlegen. Über dieses Leistungsprofil legt der Heizstrommanager dann später je nach verfügbarem Eigenstrom die Ansteuerung der einzelnen Erhitzer 19a bis 19d fest, um zu erkennen, wann ein Thermostat 41 bis 44 abgeschaltet hat oder nicht mehr funktionsfähig ist. Der Heizstrommanager kann dazu programmiert sein, zu versuchen, allen über den Eigenverbrauch der Verbraucher 12, 13 hinausgehenden Strom in den Erhitzern 19a bis 19 in Wärme umzuwandeln und das so erzeugte Warmwasser in den Warmwasserspeicher 20 zu transportieren.
Durch die elektrische Aufheizung im Minimalfall nur 5l in einem externen kleinvolumigen Erhitzer 19a bis 19d auf eine wirklich nutzbare Temperatur von 45°C bis 60°C und die anschließende Einschichtung in den Warmwasserspeicher 20, steht kurz nach Heizbeginn sofort eine Warmwassermenge zur Verfügung dies gilt vor allem bei geringer Sonnenseinstrahlung. Beispielsweise kann die eingestrahlte Sonnenenergie ausreichen, um einen 300 l Elektro-Boiler von 15°C auf 30°C aufzuheizen, was keine wirklich nutzbare Wassertemperatur ist. Mit der gleichen Energiemenge kann über die externen Kleinspeicher und Schichtung in dem Warmwasserspeicher 20 eine Warmwassermenge von 100l auf 60°C gebracht und im oberen Drittel des Warmwasserspeichers 20 eingelagert werden.
Alternativ zur Umschichtung der gesamten in der Erhitzeranordnung 19 vorhandene Warmwassermenge in den Warmwasserspeicher 20 kann die Umwälzpumpe 29 auch so aktiviert werden, dass lediglich das Volumen des in der seriellen Anordnung zuletzt durchströmten Erhitzers 19a in den Warmwasserspeicher 20 umgeladen wird. Schon nach der ersten Umschichtung von dem Erhitzer 19a in den Warmwasserspeicher 20 steht somit die Menge von 5 l Warmwasser für den Verbrauch zur Verfügung. Ein Vorteil gegenüber thermischen Solaranlage ist, dass auch kleinste Energiemengen von dem kleinen Erhitzer 19a in Wärme umgewandelt und gesammelt werden, bis die Nutztemperatur erreicht ist, um dann in den Warmwasserspeicher 20 umgeschichtet zu werden.
Ein System 10 zur Warmwasserbereitung umfasst eine Warmwasserbereitungsanlage 18 mit einem Schichtspeicher. Dieser ist als Warmwasserspeicher 20 mit mehreren elektrischen Heizelementen 21 bis 27 ausgebildet, die jeweils für sich horizontal orientiert und vertikal übereinander gestaffelt angeordnet sind. Die Heizelemente 21 bis 27 werden mit Reststrommengen aus eigener Erzeugung oder billigem Anfall einzeln oder gruppenweise seriell aktiviert, um auch schon Energiebeträge zu nutzen, die zur Aufheizung des gesamten Warmwasserspeichers 20 nicht ausreichen. Wenigstens in einem Bereich des Warmwasserspeichers 20 kann Warmwasser mit einer gewünschten Mindesttemperatur erzeugt werden. Zwar wird auf diese Weise lediglich ein minderes Volumen von Warmwasser erzeugt, wenigstens aber wird die erforderliche Temperatur bereitgestellt, was in den meisten Fällen aber als höherer Komfort empfunden wird.
Bezugszeichenliste

10: System
11: Hausnetz
12, 13: elektrischer Verbraucher
14: photovoltaisches Modul
15: öffentliches Versorgungsnetz
16: Steuereinrichtung bzw. Heizstrommanager
17: Umrichter
18: Warmwasserbereitungsanlage
19: Erhitzeranordnung
19a–19d: Erhitzer
20: Warmwasserspeicher
21–27: Heizelemente
28: Zirkulationsleitung
28a–28d: Abfluss
29: Umwälzpumpe
30: Warmwasservorlauf
31–37: Schalter
38: Rückflussverhinderer
39: Zulaufanschluss
40: Ausdehnungsgefäß
41–50: Temperatursensoren / Thermostate

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009051405 A1 [0003]

Claims

System (10) zur Warmwasserbereitung, mit einem Hausnetz (11), das wenigstens zeitweilig elektrische Leistung zur Wassererwärmung bereitstellt, und mit einer Warmwasserbereitungsanlage (18), die eine Erhitzeranordnung (19) und mindestens einen Warmwasserspeicher (20) aufweist, die über eine Zirkulationsleitung (28) miteinander verbunden sind, mit einer in der Zirkulationsleitung (28) angeordneten steuerbaren Pumpe (29), mit mindestens einem elektrischen Heizelement (21–24), das in der Erhitzeranordnung (19) angeordnet ist, mit mindestens einem Schalter (31–34), über den das Heizelement (21–24) mit dem Hausnetz (11) verbunden ist, mit einer Steuereinrichtung (16), die mit dem Schaltern (31–34) und der Pumpe (29) steuernd verbunden ist.
Hausnetz (16) mit wenigstens einem photovoltaischen Element (14) verbunden ist.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hausnetz (11) mit dem öffentlichen Elektroenergienetz (15) verbunden ist.
System nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Heizelemente (21–24) vorgesehen sind und dass jedem Heizelement (21–24) mindestens ein individueller Schalter (31–34) zugeordnet ist, der von der Steuereinrichtung (16) gezielt ein und aus schaltbar ist.
System nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (31–34) ein elektronischer Schalter ist.
System nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (31–34) für Phasenanschnittsteuerung, Phasenabschnittsteuerung oder Wellenpaket-Taststeuerung des zu dem Heizelement (21–24) gelieferten Stroms eingerichtet ist.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzeranordnung (19) mehrere Erhitzer (19a–19d) aufweist, in denen jeweils wenigstens eines von mehreren Heizelementen (21–24) angeordnet ist.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzeranordnung (19) mehrere als Kleinspeicher ausgebildete Erhitzer (19a–19b) aufweist.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzer (19a–19d) durchflussmäßig in Reihe angeordnet sind.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzer (19a–19d) durchflussmäßig parallel angeordnet sind.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Erhitzer (19a–19d) einen Temperatursensor (41–44) aufweist, der mit der Steuereinrichtung (16) verbunden ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzeranordnung (19) mehrere Heizelemente (21–27) aufweist, die vorzugsweise übereinander angeordnet sind.
System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, eine Pumpe (29) zum Umladen des Inhalts der Erhitzeranordnung (19) dann zu aktivieren, wenn die Temperatur des Wassers in allen Erhitzern (19a–19d) eine Solltemperatur erreicht hat, sowie dann zu deaktivieren, wenn die Temperatur des Wassers in allen Erhitzern (19a–19d) eine Solltemperatur unterschritten hat, wobei die Steuereinrichtung (16) die Schalter (31–34) vorzugsweise in Abhängigkeit von einem in dem Hausnetz (11) vorhandenen Leistungsüberschuss steuert.
System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, eine Pumpe (29) zum Umladen des Inhalts der Erhitzeranordnung (19) dann zu aktivieren, wenn die Temperatur des Wassers in allen Erhitzern (19a–19d) eine Solltemperatur erreicht hat, sowie dann zu deaktivieren, wenn die Temperatur des Wassers in mindestens einem Erhitzer (19a–19d) eine Solltemperatur unterschritten hat, wobei die Steuereinrichtung (16) die Schalter (31–34) vorzugsweise in Abhängigkeit von einem in dem Hausnetz (11) vorhandenen Leistungsüberschuss steuert.
Verfahren zur Warmwasserbereitung mittels elektrischer Leistung, mit einer Warmwasserbereitungsanlage (10), die eine Erhitzeranordnung (19) mit wenigstens zwei elektrischen Heizelementen (21–24), die in verschiedenen Bereichen der Erhitzeranordnung (19) angeordnet sind, und einen Warmwasserspeicher (20) enthält, der mit der Erhitzeranordnung (19) in einem Zirkulationskreislauf mit einer Pumpe angeordnet ist, wobei die elektrischen Heizelemente (21–24) einzeln oder in Gruppen aktiviert werden und wobei das in dem Erhitzer erzeugte Warmwasser in den Speicher geschichtet wird.