DE102015001450A1

DE102015001450A1 - System zum energiesparenden Betrieb nicht permanent genutzter oder nicht permanent ausgelasteter Wärmetauscher in einem Leitungssystem, insbesondere zur Trinkwassererwärmung

Info

Publication number: DE102015001450A1
Application number: DE102015001450.1A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2016-01-07
Also published as: DK2963350T3; EP2963350A1; EP2963350B1

Abstract

Bei der Versorgung mit warmem Trinkwasser werden häufig Wärmetauscher eingesetzt, die das kalte Trinkwasser mit Hilfe von warmem Heizungswasser erwärmen. Obwohl nur selten und kurz warmes Trinkwasser benötigt wird, muss bei solchen Anlagen auch außerhalb der Heizperiode permanent sehr warmes Heizungswasser, ausgehend von der Zentralheizung, über jeden Wärmetauscher zirkulieren. Dadurch werden sehr hohe Wärmeenergieverluste verursacht und die Zentralheizung zudem ganzjährig stark beansprucht. Die dafür notwendige Mindesttemperatur des Heizungswassers ist zudem ganzjährig sehr hoch und kann selbst bei warmen Außentemperaturen nicht entsprechend reduziert werden, wodurch die zuvor genannten Energieverluste beim Zirkulieren – also nur für die Bereitstellung – außerhalb der Heizperiode einen besonders großen Anteil am gesamten Energieverbrauch ausmachen, welcher meist deutlich über dem eigentlichen Energiebedarf für die Erwärmung des tatsächlich entnommenen warmen Trinkwassers liegt. Durch die Vorteile des erfindungsgemäßen Systems ist es möglich, dass nur bei Bedarf an warmer Trinkwasser warmes Heizungswasser ins Leitungssystem strömen braucht. Zudem ist dies nicht bei jeder kleinen Entnahme von warmem Trinkwasser notwendig, was durch die Bereitstellung einer Puffermenge ermöglicht wird. Durch ein gezielt beschleunigtes Strömen des Heizungswassers und andere Eigenschaften des erfindungsgemäßen Systems kann die Heizungswassertemperatur ggf. ebenfalls kleiner eingestellt sein. Das erfindungsgemäße System ist in Bestandsbauten problemlos nachrüstbar. Ferner ist das erfindungsgemäße System bei beliebigen Systemen mit Wärmetauschern einsetzbar, welche nicht permanent unter Volllast arbeiten, und dies gleichgültig ob das System dem Zuführen oder Ableiten von Wärmeenergie dient. Es betrifft also sowohl Heiz-, als auch Kühlsysteme welche mit Hilfe von Flüssigkeit und Wärmetauscher Wärmeenergie transportieren.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein System zum energiesparenden Betrieb von nicht durchgehend aktiv genutzten Wärmetauschern für Flüssigkeiten, bei dem die Flüssigkeit, welche die Wärmeenergie zum Wärmetauschen bereit stellt, nicht permanent zum Wärmetauscher strömen braucht und der Wärmetauscher trotzdem jederzeit spontan aktiviert werden und daraufhin durchgehend, gleichmäßig und hinreichend Wärmeenergie übertragen kann, ohne Nachteile oder Einschränkungen für den Nutzer. Durch das nicht permanente Strömen der Flüssigkeit welche die Wärmeenergie zum Wärmetauschen liefert, werden große Wärmeenergieverluste in der Zuleitung zum Wärmetauscher vermieden. Das erfindungsgemäße System kann auch vorteilhaft bei Kühlsystemen zum Einsatz gebracht werden.
Stand der Technik
Die Versorgung mit warmem Trinkwasser wird kostengünstig üblicherweise mit Hilfe von zentralen Wassererwärmungsvorrichtungen erreicht. Dafür werden wenigstens eine Kaltwasserleitung und eine Warmwasserleitung benötigt. Möchte man warmes Wasser zirkulieren lassen, damit an der Warmwasserentnahmestelle rasch warmes Wasser zur Verfügung steht, so benötigt man zusätzlich eine Zirkulationsleitung. Besonders in großen Gebäuden, hier insbesondere bei Bestandsbauten, mit langen Wasserleitungswegen kommt es dabei häufig zu thermischen, und in der Folge auch zu hygienischen Problemen aufgrund von Legionellenbildung.
Um diese Probleme zu vermeiden, werden oftmals Wärmetauscherstationen in den Wohnungen oder unmittelbar bei den Wohnungen installiert, Bei diesen Wärmetauscherstationen wird mit Hilfe von permanent zirkulierendem Heizungswasser dessen Wärmeenergie auf das zu erwärmende Trinkwasser übertragen. Durch räumliche Nähe dieser Wärmetauscherstationen zu den Warmwasserentnahmestellen und der damit einhergehenden kürzeren Leitungswege kann man so hygienische Probleme besser vermeiden. Außerdem sind bis zu den Wärmetauscherstationen nur Kaltwasserleitungen für das Trinkwasser notwendig.
Nachteilig ist aber u. a., dass außerhalb der Heizperiode durch das permanente Zirkulieren des warmen Heizungswassers sehr viel Wärmeenergie verschwendet. Zudem muss die Heizungsanlage ganzjährig und mit hohen Heizungswassertemperaturen betrieben werden. Während der Heizperiode muss nicht nur der für die Heizkörper notwendige Teil der Heizungsleitungen bedarfsgerecht mit warmem Heizungswasser durchströmt werden, sondern auch permanent die gesamten Zu- und Ableitungen zu den Wärmetauscherstationen. Denn eine zeitliche Verzögerung bei der Zuführung der Wärmeenergie, so wie es bei den Heizkörpern möglich ist, würde bei den Wärmetauscherstationen zu einer extrem verzögerten Bereitstellung von warmem Trinkwasser führen. Würde die Zuführung an Wärmeenergie also erst einsetzen wenn warmes Tankwasser benötigt wird, so würde es sehr lange dauern bis an der Warmwasserentnahmestelle auch warmes Trinkwasser ankommt, was unkomfortabel und wasserverschwendend wäre.
Es gibt Systeme mit Wärmetauscherstationen, welche außerhalb der Heizperiode das Trinkwasser aus oben genannten Gründen elektrisch erwärmen. Das hat aber den Nachteil, dass die direkte Wassererwärmung mittels Strom außerordentlich kostspielig ist. Je nach verwendetem System der Zentralheizung, z. B. Öl, Gas, Wärmepumpe, etc., ist die direkte Wassererwärmung mittels Strom etwa dreimal bis fünfmal teurer. Da aufgrund zunehmend besserer Hausisolierungen die Heizperioden immer kürzer werden, kommt dieser Nachteil über immer längere Zeiträume zum Tragen. Wird das warme Wasser ganzjährig durch direkte Erwärmung mittels Strom bereit gestellt, z. B. mit Hilfe von Durchlauferhitzern, so kommt dieser Nachteil der deutlich höheren Kosten sogar ganzjährig zum Tragen. Elektrische Durchlauferhitzer haben weitere Nachteile, wie beispielsweise einen notwendigen Mindestdurchsatz, einen begrenzten Maximaldurchsatz und die Notwendigkeit eines Starkstromanschlusses.
In dem Patent EP 1517097 , der europäischen Anmeldung EP12159873.4 und den deutschen Anmeldungen AZ 10 2012 011 042.1 , AZ 10 2013 008 991.3 und AZ 10 2014 006 539.1 sind besonders vorteilhafte Systeme offenbart, bei denen an den Warmwasserentnahmestellen rasch warmes Wasser zur Verfügung steht und trotzdem keine Wärmeverluste durch in der Warmwasserleitung stehendes oder zirkulierendes Wasser auftreten. Außerdem gibt es bei diesen Systemen nur kurze Pumpenlaufzeiten, wodurch zusätzlich Energie gespart wird. Für diese Systeme sind aber wenigstens eine Kaltwasserleitung und eine Warmwasserleitung notwendig, was nicht in allen Gebäuden gegeben ist.
Ferner trifft die Problematik der Energieverschwendung nicht nur auf solche Systeme zur Trinkwasserversorgung mit Hilfe von Wärmetauschern und warmer Heizungswasser zu, sondern auf alle vergleichbar arbeitende Systeme, sowohl zum Erwärmen, aber auch zum Herunterkühlen einer Flüssigkeit mit Hilfe von Wärmetauschern/Wärmeübertragungsvorrichtungen und einer Hilfsflüssigkeit, jedenfalls dann, wenn die Umgebungstemperatur des Leitungssystems nicht mit der Temperatur der Hilfsflüssigkeit identisch ist und kein permanenter Bedarf an der herunter zu kühlenden oder zu erwärmenden Flüssigkeit besteht, oder auch, wenn zwar ein permanenter Bedarf besteht, die zu tauschende Wärmeenergiemenge aber im Verhältnis zur permanent von der Hilfsflüssigkeit bereit gestellten Wärmeenergiemenge sehr gering ist. Somit bestehen bei vielen verschiedenen Systemanwendungen mit Wärmetauschern/Wärmeübertragungsvorrichtungen die genannten Probleme.
Darstellung der Erfindung
Es war daher Aufgabe der Erfindung, ein System zum energiesparenden Betrieb von nicht permanent aktiv genutzten oder nicht permanent voll ausgelasteten Wärmetauschern/Wärmeübertragungsvorrichtungen zur Verfügung zu stellen, bei dem nicht permanent eine Hilfsflüssigkeit mit einer Temperaturdifferenz zur Umgebungstemperatur durch ein Leitungssystem zirkulieren muss, wodurch viel Wärmeenergie verschwendet würde. Dabei soll aber nicht auf die Vorteile von bisher üblichen Systemen mit Wärmeübertragungsvorrichtung verzichtet werden.
Diese Aufgaben werden durch ein System mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 2, 5 und 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den jeweils abhängigen Ansprüchen.
Es wird hierbei ein System zur Übertragung von Wärmeenergie von einer Hilfsflüssigkeit als Wärmeenergieabgeber auf eine kältere, zu erwärmende Flüssigkeit als Wärmeenergieaufnehmer mit Hilfe wenigstens einer Wärmeübertragungsvorrichtung in einem Leitungssystem zur Bereitstellung erwärmter Flüssigkeit zur Verfügung gestellt, bei dem die in der Wärmeübertragungsvorrichtung erwärmte Flüssigkeit bei einem einsetzenden Bedarf an dieser jederzeit rasch, vorzugsweise sofort, und durchgehend, vorzugsweise ohne Temperaturschwankungen, bereit gestellt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale, dass

a) während einer Zeitspanne ohne Bedarf an in der Wärmeübertragungsvorrichtung erwärmter Flüssigkeit kein permanentes Strömen der als Wärmeenergieabgeber dienenden Hilfsflüssigkeit zur Wärmeübertragungsvorrichtung stattfinden braucht,
b) vor oder mit Beginn einer Zeitspanne ohne Bedarf an in der Wärmeübertragungsvorrichtung erwärmter Flüssigkeit eine Wärmeenergiemenge durch die als Wärmeenergieabgeber dienende Hilfsflüssigkeit bereit gestellt und zur Bevorratung gespeichert wird, vorzugsweise in der Nähe der Wärmeübertragungsvorrichtung,
c) ein Nachschub an Wärmeenergie durch die als Wärmeenergieabgeber dienende Hilfsflüssigkeit so rechtzeitig einsetzt, vorzugsweise aber erst nach einsetzendem Bedarf an erwärmter Flüssigkeit, dass hinreichend schnell Wärmeenergie bei der Wärmeübertragungsvorrichtung ankommt, bevor ein Verbrauchen des Wärmeenergievorrates zu einer nicht hinreichenden Erwärmung der zu erwärmenden Flüssigkeit führt.

Entsprechend mit umgekehrter Zielsetzung kann ein solches System auch zum Kühlen, also zum Abtransport von Wärmeenergie eingesetzt werden, was in Anspruch 2 formuliert ist.
Eine notwendige Menge an entsprechend richtig temperierter Flüssigkeit kann dabei sowohl durch die Bevorratung von der Flüssigkeit gewährleistet werden, welche in der Wärmeübertragungsvorrichtung Wärmeenergie aufnimmt, als auch von der Flüssigkeit, welche in der Wärmeübertragungsvorrichtung Wärmeenergie abgibt.
Das System ist geeignet, ab Bedarfsbeginn – unmittelbar und rasch – sowohl eine langandauernde oder dauerhafte, als auch kurzfristige oder nur vorübergehende Wärmeübertragung zu gewährleisten, ohne dass es zu unzureichende temperierter Flüssigkeit kommt. Die erfindungsgemäßen Systeme können demnach auch Temperaturschwankungen in der zu temperierenden Flüssigkeit kompensieren, also die gesamte Flüssigkeitsmenge auf ein bestimmtes, gewünschtes Temperaturniveau bringen. Dieses Temperaturniveau kann auf Wunsch auch veränderbar sein. Die Regulierung des gewünschten Temperaturniveaus wird entweder durch

– die Steuerung/Mengensteuerung der Hilfsflüssigkeit, welche durch den Wärmetauscher 16 strömt, vorzugsweise abhängig von dessen Temperatur, oder
– mit Hilfe geregelter Mischung, vorzugsweise mittels thermostatischer Mischer 15, der zu temperierenden Flüssigkeit, welche der Leitung einerseits vor und andererseits hinter dem Wärmetauscher 16 entnommen wird, oder
– mit Hilfe geregelter Mischung, vorzugsweise mittels thermostatischer Mischer 15, von warmer und kalter Hilfsflüssigkeit auf das notwendige/gewünschte Temperaturniveau am Zulauf des Wärmetauschers 16, oder
– aus geeigneter Kombinationsauswahl der zuvor genannten Regulierungsmöglichkeiten erreicht.

Bezogen auf die Trinkwasserversorgung war es daher Aufgabe der Erfindung, ein System zum energiesparenden Betrieb von nicht permanent aktiv genutzten Wärmetauschern 16 zur Verfügung zu stellen, bei dem nicht permanent warmes Heizungswasser durch ein Leitungssystem zirkulieren muss, wodurch ansonsten viel Wärmeenergie verschwendet würde. Dabei soll aber nicht auf die Vorteile von bisher üblichen Wärmetauscherstationen verzichtet werden.
Diese Aufgaben werden durch ein System mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 2, 5 und 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den jeweils abhängigen Ansprüchen.
Es wird hierbei ein System zur Erwärmung von Trinkwasser mittels Wärmetauscherstation zur Verfügung gestellt, welche Wärmetauscher als Wärmeübertragungsvorrichtung nutzen und welche vorzugsweise nahe einer Warmwasserentnahmestelle angeordnet sind, bei denen kaltes Trinkwasser durch warmes Heizungswasser, als Hilfsflüssigkeit, erwärmt werden kann, wobei durch hinreichende Bevorratung warmen Trinkwassers oder warmen Heizungswassers bei der Wärmetauscherstation und entnahmegesteuert rechtzeitiges Ankommen von hinreichend viel Wärmeenergie in Form von warmer Heizungswasser bei der Wärmetauscherstation eine durchgehende und jederzeitige Bereitstellung warmen Trinkwassers gewährleistet ist, auch ohne permanentes Zirkulieren warmen Heizungswassers in den Arbeitsphasen, in denen kein warmes Trinkwasser benötigt wird.
Durch Aufbau und Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Systems ist es somit nicht notwendig, dass permanent warmes Heizungswasser zur Wärmetauscherstation des erfindungsgemäßen Systems strömt. Durch einen Vorrat an Wärmeenergie, vorzugsweise unmittelbar in oder bei der Wärmetauscherstation oder – beispielsweise aus Platzgründen – in deren Nähe, braucht ein Nachschub an warmer Heizungswasser als Wärmeenergienachschub erst dann einsetzen, wenn von der Wärmetauscherstation warmes Trinkwasser geliefert wird.
Die Bevorratung der notwendigen oder gewünschten Wärmeenergiemenge kann in Form von warmem Heizungswasser in einem Behälter 5, oder in einem zusätzlichen oder einem einzigen besonders großen Wärmetauscher, oder in beidem zusammen kombiniert stattfinden. Außerdem können entsprechende Behälter 5 im Trinkwasserbereich eingesetzt werden, wie weiter unten erwähnt und in den weiter unten genannten Patentanmeldungen bereits gezeigt. Die Bevorratung von Wärmeenergie gem. des erfindungsgemäßen Systems und auf der Trinkwasserseite gem. den unten aufgeführten Patentanmeldungen können auch nahezu beliebig kombiniert werden.
Ein erfindungsgemäßes System ist geeignet, ab Bedarfbeginn an warmer Trinkwasser – unmittelbar oder rasch – sowohl eine langandauernde oder dauerhafte, als auch kurzfristige oder nur vorübergehende Wärmeübertragung vom warmer Heizungswasser auf das kalte Trinkwasser zu gewährleisten, ohne dass es zu unzureichend temperiertem Trinkwasser kommt. Die bereitstellbare Wärmeenergiemenge im warmen Heizungswasser ist dabei das einzig Limitierende, bei für den Einsatzzweck hinreichender starker Auslegung der Komponenten des erfindungsgemäßen Systems. Das erfindungsgemäße System kann natürlich sowohl kaltes Trinkwasser aus der Kaltwasserleitung 3, als auch aus der Warmwasserleitung erwärmen; dies beispielsweise, um in der Warmwasserleitung stehendes kaltes Wasser zu erwärmen bis warmes Wasser von der Zentralheizung 14 bei der Wärmetauscherstation 11 ankommt. In den Figuren ist aber einfachheitshalber immer die Variante mit angeschlossener Kaltwasserleitung 3 dargestellt, da dies die übliche Anschlussvariante sein wird. Auch kann das erfindungsgemäße System genutzt werden, um Temperaturschwankungen auszugleichen. Die gewünschte Warmwassertemperatur kann auch veränderbar/einstellbar sein.
Die Regelung der gewünschten Temperatur des warmen Trinkwassers wird – bei gegebener Heizungswassertemperatur – entweder durch

– die Steuerung/Mengensteuerung des Heizungswassers, welches durch den Wärmetauscher strömt, vorzugsweise abhängig von dessen Temperatur, oder
– mit Hilfe geregelter Mischung, vorzugsweise mit thermostatischen Mischern, von Trinkwasser, welches der Leitung einerseits vor und andererseits hinter dem Wärmetauscher entnommen wird, oder
– mit Hilfe geregelter Mischung, vorzugsweise mit thermostatischen Mischern, von warmer und kaltem Heizungswasser auf das notwendige/gewünschte Temperaturniveau, oder
– aus geeigneter Kombination der zuvor genannten Regulierungsmöglichkeiten erreicht.

In 6 ist beispielhaft der Einsatz eines thermostatischen Mischers gezeigt und erläutert. Zur besseren Übersichtlichkeit ist dieser bei den anderen Figuren nicht eingezeichnet. Ein solcher thermostatischer Mischer kann aber ggf. bei nahezu allen erfindungsgemäßen System entsprechend vorteilhaft angeordnet werden, und zwar sowohl zum Mischen einer kühleren, als auch einer wärmeren Flüssigkeit. Der thermostatische Mischer greift dazu auf die Flüssigkeit vor dem Wärmetauscher und hinter dem Wärmetauscher zu. Insbesondere bei Nutzung latenter Wärmespeicher können thermostatische Mischer mögliche Temperaturschwankungen ausgleichen.
Bei bisher üblichen Wärmetauscherstationen muss teilweise mit sehr hohen Heizungswassertemperaturen gearbeitet werden, um das Trinkwasser auf eine entsprechend hinreichende Temperatur zu bringen. Durch den Einsatz einer Pumpe bei den erfindungsgemäßen Wärmetauscherstationen ist, bei Anordnung einer hinreichend starken Pumpe, ggf. eine niedrigere Heizungswassertemperatur bei der Zentralheizung einstellbar, welche aber nicht unter der gewünschten Trinkwassertemperatur liegen darf. Durch einen entsprechend höheren Heizungswasserdurchsatz kann die niedrigere Temperatur ggf. kompensiert werden, vorzugsweise bei der Wärmetauscherstation gezielt gesteuert, vorzugsweise sogar stufenlos. Die bei den Wärmetauschern der Wärmetauscherstation angeordneten Temperaturfühler befähigen die Steuerungseinheit dazu, bei entsprechender Programmierung. Oder die Leistungsfähigkeit des Wärmetauschers kann nach unten optimiert werden. Eine niedrigere Heizungswassertemperatur verursacht im System geringere Wärmeenergieverluste.
Zirkuliert in einem erfindungsgemäßen System während einer Heizperiode warmes Heizungswasser permanent, weil damit auch die Heizkörper versorgt werden müssen, so kann eine Pumpe bei einer Wärmetauscherstation für ein beschleunigtes Zirkulieren des Heizungswassers durch die Wärmetauscherstation sorgen, vorzugsweise aber nur bei einsetzendem Bedarf an warmer Trinkwasser. Dadurch kann, auch abhängig von der Leistungsfähigkeit der Wärmetauscher, das Heizungswasser ggf. mit einer niedrigeren Temperatur genutzt werden, welche aber noch über der gewünschten Temperatur für warmes Trinkwasser liegt. Durch diese somit ermöglichte niedrigere Heizungswassertemperatur kann die gesamte Heizungsanlage auf einem energetisch günstigeren, niedrigeren Temperaturniveau betrieben werden.
Die erfindungsgemäßen Systeme bieten grundsätzlich die Möglichkeit das Temperaturniveau des Heizungswassers niedrig zu halten, so lange nur Heizkörper damit versorgt werden müssen. Wenn einer entsprechenden Ventil- und Mischeranordnung bei der Zentralheizung ein Bedarf an heißerem Heizungswasser für wenigstens einen Trinkwasserwärmetauscher signalisiert wird, so kann diese Ventil- und Mischeranordnung gezielt nur für diesen Fall und für diese Zeiträume deutlich heißeres Heizungswasser in den Heizungsvorlauf 1 leiten. Der Wärmeenergievorrat bei den Wärmetauschern 16, bzw. den Wärmetauscherstationen 11, kann – da auf das Heizleitungssystem abgestimmt – die Zeit bis zur Ankunft des heißeren Heizungswassers bei den Wärmetauschern 16 überbrücken. Die erfindungsgemäßen Systeme können

– auf einen Betrieb mit unterschiedlichen Heizungswassertemperatur für die Trinkwasserbereitung und für die Heizkörper abgestimmt und dafür vorgesehen werden, oder
– auf einen Wechselbetrieb von kaltem Heizungsvorlauf 1 für den Sommer und warmem Heizungsvorlauf 1 für den Winter abgestimmt und dafür vorgesehen werden, oder
– auf eine Kombination der beiden zuvor genannten Betriebszustände abgestimmt und dafür vorgesehen werden, oder
– auf den Betrieb mit nur einem einheitlichen Temperaturniveau des Heizungswassers abgestimmt und dafür vorgesehen werden.

Eine weitere Möglichkeit das Temperaturniveau auf der Heizungswasserseite möglichst gering zu halten ist der Einsatz von zusätzlichen Heizelementen, vorzugsweise auf der Trinkwasserseite. Bei einer nicht hinreichend hohen Temperatur des Heizungswassers erreicht das Trinkwasser im Wärmetauscher nicht die erwünschte Temperatur. Diese Temperaturdifferenz zur gewünschten Trinkwassertemperatur kann durch ein Heizelement ausgeglichen werden. Dieses wirkt wie ein Durchlauferhitzer und soll hinter dem Wärmetauscher angeordnet werden. Da nur eine relativ geringe Temperaturdifferenz ausgeglichen werden braucht, wird in der Regel ein 220 V-Anschluss hinreichend sein. Dieses zusätzliche Heizelement arbeitet vorzugsweise natürlich nur, wenn auch Trinkwasser entnommen wird und der Wärmetauscher alleine die gewünschte Temperatur nicht erreicht. Der Einsatz ein so angeordneten und arbeitenden Heizelementes lässt sich vorteilhaft mit dem beschleunigten Arbeiten der Pumpe bei der Wärmetauscherstation kombinieren. So kann im Wärmetauscher eine große Trinkwassermenge mit einer erhöhten Temperatur bereitgestellt werden und der letzte Rest an Temperaturerhöhung wird dann noch mit dem Heizelement erreicht. Heizelemente sind außerdem geeignet, das in Ruhephasen in der Wärmetauscherstation stehende warme Trinkwasser so zu erwärmen, dass es auch in langen Ruhephasen nicht zu einer Legionellenvermehrung kommt. Ein zusätzlich dahinter angeordneter thermostatischer Mischer kann bei einer einsetzenden Entnahme ggf. ein mögliches Verbrühen des Nutzers verhindern.
Hat man eine größere als die Mindestmenge an Wärmeenergie für die Wärmetauscherstation bevorratet, so verfügt die Wärmetauscherstation über eine sogenannte Puffermenge. Erst wenn diese Puffermenge aufgebraucht ist wird ein Nachschub an Wärmeenergie, bei Gebäuden in Form von warmer Heizungswasser, notwendig. Durch diese Puffermenge wird ermöglicht, dass nicht bereits bei kleinen Warmwasserentnahmen ein Nachschub an warmer Heizungswasser notwendig wird. Auch erfindungsgemäße Systeme zum Herunterkühlen einer Flüssigkeit können, entsprechend ihrer Arbeitsweise, vorteilhaft eine Puffermenge bevorraten.
Eine Puffermenge an Wärmeenergie kann durch größere Behälter 5, durch den Einsatz von zwei Wärmetauschern 16 oder aber durch Wärmetauscher erreicht werden, welche leistungsstärker ausgelegt sind als es für erfindungsgemäße Systeme ohne Puffermenge notwendig wäre. Die Arbeitsweisen sind zu den Figuren beispielhaft erläutert. Beim Einsatz von zwei hintereinander angeordneten Wärmetauschern 16 stellt ein Wärmetauscher 16 die entsprechende Puffermenge zu Verfügung.
Beim Einsatz nur eines, dafür aber leistungsstärkeren Wärmetauschers sollte der Temperaturfühler 17 so am oder im Wärmetauscher 16 positioniert und eingestellt werden, dass der Nachschub an Wärmeenergie erst unterhalb eines eingestellten Temperaturniveaus eingeleitet wird. Denn vor dem Einsetzen der Entnahme an der Entnahmestelle ist im gesamten Wärmetauscher 16 die gleiche oder nahezu die gleiche Flüssigkeitstemperatur, da auch keine Flüssigkeit diesen zu diesem Zeitpunkt durchströmt; die thermische Isolierung 23 und das Heizelement 7 sorgen mit Hilfe der Steuerungseinheit 13 für eine gleichmäßige Temperaturverteilung. Setzt eine Entnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12 ein, so strömt kaltes Wasser aus der Kaltwasserleitung 3 in den Wärmetauscher 16. Dadurch wird ein Wärmetransfer von der einen auf die andere Seite im Wärmetauscher 16 eingeleitet. Die Temperatur im Wärmetauscher 16 sinkt zuerst von dessen Anschluss an die Kaltwasserleitung 3 ausgehend. Der Bereich innerhalb des Wärmetauschers 16, in den noch kein kaltes Wasser geströmt ist, hat kurzzeitig sowohl auf der Trinkwasserseite 25, als auch auf der Heizungswasserseite 24 die gleiche hohe Temperatur wie vor dem Einsetzen der Entnahme. Ist der Temperaturfühler 17 nun innerhalb des abgekühlten Bereiches des Wärmetauschers 16 angeordnet, so kann eine zu dessen Position passende Flüssigkeitstemperatur, bzw. Flüssigkeitstemperaturabnahme, zur indirekten Bestimmung des aktuellen Puffermengenverbrauches herangezogen werden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass baugleiche Wärmetauscher 16 flexibel für unterschiedliche Puffermengen und unterschiedlich große Heizungsvorlaufleitungen 1 genutzt werden können.
Besonders vorteilhaft ist diese Ausführungsform bei erfindungsgemäßen Wärmetauscherstationen 11 mit Pfuffermengenbevorratung in einem Wärmetauscher, aber ohne Bevorratung warmen Heizungswassers in einem Behälter 5. So können solche Ausführungsformen von Wärmetauscher 16 und Temperaturfühler 17 auch an sich ändernde Volumina kalter Flüssigkeit aus dem Heizungsvorlauf, oder auch auf Temperaturänderungen des warmen Heizungswassers, angepasst werden. Dies kann sogar ggf. von der Steuerungseinheit 13 selbsterlernend durchgeführt werden. Das Volumen des kalten Heizungswassers kann sich beispielsweise ändern, wenn in der Heizperiode große Teile der Heizungsleitungen permanent mit warmer Heizungswasser durchströmt werden. Dann kommt bei einsetzendem Heizungswassernachschub weniger kaltes Heizungswasser an, bevor warmes Heizungswasser die Anlage erreicht. Entsprechend steht bei gleicher Größe des Wärmetauschers eine größere Puffermenge zur Verfügung.
Ist die gewünsche Puffermenge immer gleich, so kann der Temperaturfühler 17 im Wärmetauscher 16 an der Stelle angeordnet werden, an der bei einsetzender Temperaturabnahme die Puffermenge aufgebraucht ist.
Wird die Puffermenge nicht vollständig aufgebraucht, so gleichen sich die Temperaturen der Flüssigkeiten im gesamten Wärmetauscher mittelfristig wieder aus. Von der Steuerungseinheit 13 mit Hilfe des Temperaturfühlers 17 geregelt, führt das Heizelement 7 dem Wärmetauscher 16 die zum Erreichen der Ausgangslage notwendige Wärmeenergiemenge wieder zu. Durch diese Zuführung der fehlenden Wärmeenergiemenge steigt das Volumen der aktuell zur Verfügung stehenden Puffermenge wieder an, bis die vollständige Puffermenge erreicht wird, also im gesamten Wärmetauscher 16 die gleiche und gewünschte Flüssigkeitstemperatur gegeben ist. Durch die Größenauslegung des Wärmetauschers 16, die Leistungsfähigkeit der thermischen Isolierung 23, die Anordnung und Leistungsfähigkeit des Heizelementes 7, und die Anordnung und Einstellung des Temperaturfühlers 17 wird so immer eine durchgehende Entnahme hinreichend warmen Wassers ermöglicht. Dabei ist vorzugsweise auch zu beachten, dass die Wärmeenergiezuführung im noch warmen Bereich des Wärmetauschers 16 wenigstens so rasch stattfindet wie der Wärmeübertritt vom warmen in den kalten Bereich des Wärmetauschers 16.
Vorteilhaft können auch hier solche Ausführungen sein, bei denen zwischen Wärmetauscher 16 und Warmwasserentnahmestelle 12 ein thermostatischer Mischer angeordnet ist. Dieser kann, wenn die gewünschte Warmwassertemperatur unter der Temperatur im Wärmetauscher liegt, Temperaturschwankungen durch Beimischung kalten Wassers aus der Kaltwasserleitung 3 ausgleichen.
Zu 13 ist weiterhin beispielhaft ein System mit Temperaturfühler 17 innerhalb des Wärmetauschers 16 erläutert. Dessen Arbeitsweise ist aber auf andere Systeme sinngemäß übertragbar.
Im obigen Text wird die Arbeitsweise anhand von Wärmetauschern für die Versorgung mit warmem Trinkwasser und dem Heizungswasser als Hilfsflüssigkeit erläutert. Die Arbeitsweise ist aber ganz allgemein auf andere Systeme mit Wärmetauschern übertragbar, und zwar sowohl auf Systeme zur Wärmezuführung, als auch auf Systeme zur Wärmeabführung. Und auch ganz allgemein auf Systeme mit Flüssigkeiten und Wärmetauschern, welche nicht permanent oder nicht permanent unter Volllast arbeiten. Statt Heizelementen kommen ggf. entsprechende Kühlelemente zum Einsatz.
Durch einen Flüssigkeitsvorrat, und insbesondere durch einen Flüssigkeitsvorrat mit Puffermenge, können auch solche erfindungsgemäßen Systeme energiesparend betrieben werden, die zwar einen permanenten, dafür aber einen sehr geringen Bedarf an erwärmter oder heruntergekühlter Flüssigkeit haben. Bei solchen Systemen wird der Flüssigkeitsvorrat mit der richtigen Temperatur durch ein kurzes, aber intensives Strömen der Hilfsflüssigkeit – bei Systemen zur Trinkwasserversorgung also des warmen Heizungswassers – in die Nähe des Wärmetauschers gebracht, wo er, aufgrund des geringen Bedarfs, für lange Zeit ausreicht.
Die im ersten und zweiten Leitungsabschitt als Leitung für die Hilfsflüssigkeit, also beispielsweise der Heizungswasserleitung, stehende Hilfsflüssigkeit kann grundsätzlich vorzugsweise durch eine Flüssigkeit ohne Temperaturdifferenz zur Umgebung der Leitungen ersetzt werden. Durch eine solche Arbeitsweise werden im Leitungssystem fast keine Wärmeenergieverluste generiert. Selbst die an die Leitungswand abgegebene Wärmeenergie wird dieser anschließend wieder entzogen und einem Vorrat der Hilfsflüssigkeit zugeführt werden, wo er thermisch gut isoliert lagert. Für erfindungsgemäße Systeme zum Kühlen gilt dies entsprechend.
Da das erfindungsgemäße System auch zum energiesparenden Betrieb zum Herunterkühlen von nicht permanent und nicht in – vom Wärmetauscher – maximal bereitstellbarer Menge benötigter Flüssigkeit eingesetzt werden kann, bietet sich für solche Kühlsysteme der Einsatz von Peltierelementen an. Diese können helfen die entsprechenden Komponenten und Flüssigkeiten auf einem niedrigen Temperaturniveau zu halten. Durch ein, im Vergleich zu Flüssigkeitsleitungen, günstigeres Oberflächen-Volumen-Verhältnis ist für diese, vorzugsweise auch thermisch isolierten Komponenten, keine große Energiemenge zum Kühlen erforderlich.
Aber auch bei Systemen zum Erwärmen von Flüssigkeiten können Peltierelementen vorteilhaft eingesetzt werden. Wenn nämlich der Puffermengenvorrat eines Behälters 5 nur teilweise aufgebraucht wurde, so steht der noch bevorrateten warmen Flüssigkeitsmenge eine entsprechende kalte Differenzmenge gegenüber, welche der bisher verbrauchten Puffermenge entspricht. Durch unerwünschten, aber kaum vollständig auszuschließende, Wärmeübertritt nähert sich die Temperatur dieser Differenzmenge im Laufe der Zeit ggf. der Temperatur der noch vorhandenen Puffermenge an warmer Wasser. Ist die Temperaturdifferenz aber gering, so arbeiten Peltierelemente viel wirtschaftlicher als bei hohen Temperaturdifferenzen, was deren Einsatz auch zum Heizen ggf. sinnvoll macht. Bei Systemen mit zu kühlender Puffermenge ist es ähnlich. Die Peltierelemente können ggf. wirtschaftlicher eingesetzt werden wenn sie beim Kühlen die auf ihrer anderen Seite abzugebende Wärmeenergie nicht an die Umgebung abgeben, sondern an eine Differenzmenge der Puffermenge, die kühler ist als die Temperatur der Umgebung.
Die zu bevorratende Wärmeenergiemenge kann auch in anderen Medien gespeichert und bevorratet werden. Besonders vorteilhaft kann dabei der Einsatz von latenten Wärmespeichern sein, die im Ruhezustand keine Wärmeenergie verlieren, bei Bedarf und Aktivierung diese aber rasch abgeben können. Heizelemente können helfen, dass die latenten Wärmespeicher den Agregatzustand mit Speicherung der Wärmeenergie leicht erreichen oder leichter erreichen, ohne dass das Heizungswasser auf ein besonders hohes Temperaturniveau gebracht werden muss. Nach dieser zusätzlichen Zuführung an Wärmeenergie, welche zunächst einen Mehrverbrauch generiert, folgt ein Wechsel des Agregatzustandes und ggf. lange Zeit keinerlei Wärmeverluste.
Vorteilhaft kann beim erfindungsgemäßen System der Einsatz von UV-C-Licht zur Deaktivierung von Keimen sein. Hier ist insbesondere der Einsatz von LEDs zu bevorzugen. Diese liefern sofort nach dem Einschalten ihre volle Leistung. Dadurch können sie bei einsetzender Wasserentnahme und ggf. zusätzlich sporadisch aktiviert werden. Dies spart viel Energie und erhöht die Haltbarkeit auf einen sehr langen Zeitraum.
Der oder die Wärmetauscher der Wärmetauscherstation und, wenn vorhanden, der Behälter in oder bei der Wärmetauscherstation, welcher warmes Wasser bevorratet, werden vorzugsweise wärmeisoliert angeordnet, und zusätzlich vorzugsweise kompakt zusammen/nebeneinander. So kann ein günstiges Oberflächen/Volumenverhältnis erreicht werden. Wenn durch Aufbau und Arbeitsweise bedingt diese ein unterschiedliches Temperaturniveau haben sollen, so wird dies hingegen bei der Entfernung zueinander und ggf. einer thermischen Isolierung dazwischen berücksichtigt. Mit Hilfe wenigstens eines Heizelementes können die warm zu haltenden Bestandteile der Wärmetauscherstation auf einem bestimmten Temperaturniveau gehalten werden. Wird die Wärmetauscherstation aber hinreichend mit warmem Heizungswasser versorgt, so kann das elektrische Heizelement abgeschaltet werden, da direkte elektrische Beheizung kostenintensiver ist als die von Zentralheizungen bereit gestellte Wärmeenergie. Die notwendige elektrische Energie für Heizelemente der Wärmetauscherstationen wird nur zur Temperaturerhaltung benötigt. Kommt es im Kaltwasserreservoir eines Behälters 5 zu einer unerwünschten Erwärmung des kalten Wassers durch Wärmeübertritt, wenn der Behälter 5 beispielsweise lange nicht genutzt wurde, so kann durch die Anordnung eines Thermoventils, vorzugsweise unmittelbar im Kolben zwischen Kaltwasserreservoir und Warmwasserreservoir, diese Wärmeenergie genutzt werden und geht somit nicht vollständig verloren. Wenn die Wassertemperatur im Kaltwasserreservoir über einen eingestellten Wert steigt, so öffnet dieses Thermoventil eine Verbindung in Richtung Warmwasserreservoir. Wird Wasser aus dem Warmwasserreservoir befördert, so strömt dann so lange Wasser aus dem Kaltwasserreservoir durch das Thermoventil und einen Rückflussverhinderer in das Warmwasserreservoir, bis die Temperatur des aus dem Kaltwasserreservoir ins Warmwasserreservoir strömenden Wassers wieder unter einen eingestellten Wert sinkt.
Durch die gute thermische Isolierung und die kleine und kompakte Bauweise der betreffenden Komponenten ist der Stromverbrauch der erfindungsgemäßen Systeme sehr gering. Auch wirken sich höhere Temperaturdifferenzen zur Umgebung nicht gravierend aus. Es können ggf. auch Niedervoltheizelemente zum Einsatz kommen. Im Gegenzug zirkuliert während des Betriebes des Heizelementes kein warmes Heizungswasser im Heizungsvorlauf und Heizungsrücklauf und kann somit auch keine große Menge an Wärmeenergie verlieren. Dieser Wärmeverlust aus den Heizungsleitungen läge, wenn der Wärmetauscher nicht aktiv genutzt wird, für eine Stunde bis über 10 Wh pro laufendem Meter Heizungsvorlauf plus laufendem Meter Heizungsrücklauf. Aufgrund dieses Vorteils des erfindungsgemäßen Systems spielt bei diesem die Länge des Heizungsvorlaufs bis zur Wärmetauscherstation aus energetischer Sicht nahezu keine Rolle. Aus diesem Grund und wegen der kompakten Bauweise eignet sich das erfindungsgemäße System insbesondere für eine Anordnung nahe der Warmwasserentnahmestelle(n).
Der Pumpenbetrieb ist bei den erfindungsgemäßen Systemen auf die tatsächlichen Bedarfszeiten beschränkt. Dadurch wird für den Pumpenbetrieb ebenfalls nur wenig Energie/Strom verbraucht, nur ein Bruchteil vom Stromverbrauch bisher üblicher Wärmetauscherstationen mit Pumpe.
Wie bei bisher üblichen Wärmetauscherstationen für die Warmwasserversorgung wird auch bei dem erfindungsgemäßen System bis zur Wärmetauscherstation keine Warmwasserleitung benötigt. Dies macht die Nachrüstung in Bestandsbauten ohne separate Warmwasserleitung besonders einfach, da die ebenfalls notwendigen Heizungsleitungen in der Regel nahezu überall erreichbar sind.
Sobald bei erfindungsgemäßen Wärmetauscherstationen ein Bedarf an warmem Heizungswassernachschub festgestellt wird, strömt, wie zuvor erwähnt, warmes Heizungswasser zur betreffenden Wärmetauscherstation. Bevor das warme Heizungswasser bei der Wärmetauscherstation ankommt, kommt aber der Leitungsinhalt des Heizungsvorlaufs, in der Regel in Form kalte Heizungswassers, bei der Wärmetauscherstation an. Der Grund dafür ist das nicht permanente Zirkulieren des Heizungswassers, wodurch sich kein warmes Heizungswasser in der Leitung befindet. Während der Heizperiode befindet sich hingegen warmes Heizungswasser in den Teilen der Heizungsleitungen, die auch zu aktiv genutzten Heizkörpern führen, aber wiederum nicht in dem Leitungsstück, welches nur zur Wärmetauscherstation führt. Dieses kalte Heizungswasser darf nicht in den Wärmetauscher geleitet werden, da es ansonsten vorübergehend zu starken Temperaturschwankungen des warmen Trinkwassers kommen würde, ggf. bis hin zu kaltem Trinkwasser an der Warmwasserentnahmestelle. Deshalb ist die Anordnung einer Thermoweiche bei den Wärmetauscherstationen von großer Bedeutung. Diese Thermoweiche ist in den Figuren einfachheitshalber immer als ein einfaches Bauteil dargestellt. Die Thermoweiche kann aber grundsätzlich hydraulisch, mechanisch oder elektrisch betrieben werden. Die hydraulische Thermoweiche ist besonders leicht realisierbar, da man für diesen Zweck bereits auf dem Markt befindliche thermostatische Mischer verwenden kann, die lediglich in umgekehrter Fließrichtung betrieben werden. Diese thermostatischen Mischer leiten ankommendes kaltes Wasser zum ursprünglichen Warmwassereingang des Mischers und warmes Wasser zum ursprünglichen Kaltwassereingang des Mischers. Als elektronische Ausführungsform würden Elektroventile nach der detektierten Temperatur eines Temperaturfühlers geregelt werden. In der 6 ist eine Thermoweiche gezeigt, welche das kalte Heizungswasser unmittelbar in den Heizungsrücklauf leitet. In den 1 bis 5, 10, 13 und 14 ist gezeigt, wie die Thermoweiche 19 das kalte Heizungswasser auch in das Kaltwasserreservoir, bzw. in den Kaltwasserbereich, eines Behälters 5 leitet. Bei erfindungsgemäßen Systemen mit hoher Pumpenleistung, entweder mit gleichzeitig arbeitenden Pumpen bei der Zentralheizung 14 und beim Wärmetauscher 16, oder einer besonders starken Pumpe 4 beim Wärmetauscher 16, kann erreicht werden, dass gleichzeitig kaltes Heizungswasser in das Kaltwasserreservoir des Behälters 5 und in den Heizungsrücklauf geleitet wird.
Diese Behälter mit der Bezugziffer 5 weisen ein Kaltwasserreservoir und ein Warmwasserreservoir auf. Kaltwasserreservoir und Warmwasserreservoir sind vorzugsweise thermisch voneinander isoliert, nicht aber druckmäßig. D. h. in Kaltwasserreservoir und Warmwasserreservoir herrscht der gleiche oder nahezu der gleiche Druck. In den Figuren ist diese Trennvorrichtung immer als Kolben dargestellt. Grundsätzlich können aber auch andere Trennvorrichtungen wie Membranen oder eine Gasmenge zur Isolierung verwendet werden. Inbesondere bei den Ausführungen mit Behälter 5, bei denen durch/im Behälter keine Puffermenge an warmem Heizungswasser bevorratet wird oder werden braucht, kommt es nur sehr kurzzeitig vor, dass sowohl im Warmwasserreservoir 20, als auch im Kaltwasserreservoir 21 Wasser steht. Durch die Kürze dieser Zeitspanne kann es nicht zu wesentlichen Wärmeenergieverlusten vom warmer Heizungswasser zum kalten Heizungswasser kommen. Dadurch sind die Anforderungen an die Trennvorrichtungen 6 bezüglich der thermischen Isolierung in diesen Fällen nicht hoch. Dies macht den Aufbau besonders einfach, da beispielsweise auch einfache Membranen diese Aufgabe zufriedenstellend erfüllen.
Alternativ kann das Heizungswasser, oder eine sonstige Hilfsflüssigkeit zum Wärmetransport, im Behälter 5 auch thermisch geschichtet bevorratet und diesen entsprechend zugeführt werden, also ohne thermische Trennvorrichtung 6 zwischen der kalten und der warmen Flüssigkeit. Füllt man diese als Schichtenspeicher ausgelegten Behälter 5 mit geeignetem Vlies – oder anderem porösen Material – aus, so kommt es trotz der geringen Größe der Behälter 5 nur zu geringer Durchmischung von kalter und warmer Flüssigkeit, beispielsweise Heizungswasser, auch ohne Kolben, Membran oder anderer Trennvorrichtung 6.
Eine solche Bevorratung in thermischen Schichten für solche Behälter 5 kann sich insbesondere dann eignen, wenn eine zusätzliche Wärmeenergiemenge nicht in Form von entsprechend großer Flüssigkeitsmenge bevorratet wird, sondern in Form einer geringeren Menge mit entsprechend höherer Temperatur; dies gilt besonders für die sogenannte Puffermenge. Wird wegen einer nur geringen Entnahme aus dem Wärmetauscher 16 eine Puffermenge nicht vollständig aufgebraucht, so kommt es im Laufe der daran anschließenden Zeit mit Hilfe des Heizelementes (oder des Kühlelementes bei zu kühlenden Flüssigkeiten) wieder zu einer Temperaturanpassung der Gesamtmenge. Eine Anordnung des Heizelementes im kalten Bereich ist dabei vorteilhaft. Wird eine größere Flüssigkeitsmenge aus dem Wärmetauscher 16 entnommen, so dass die Puffermenge vollständig aufgebraucht wird, wird vom erfindungsgemäßen System der Nachschub an warmer Heizungswasser eingeleitet. Aus diesem Nachschub wird auch der Vorrat an warmem Heizungswasser bei der Wärmetauscherstation 11 bereit gestellt. Ist die Puffermenge durch eine entsprechend höhere Temperatur des Heizungswassers – also nicht durch eine größere Flüssigkeitsmenge, sondern durch eine größere Wärmeenergiemenge – vorgesehen, so wird in der Folge das Heizelement 7 die Temperatur des Heizungswasservorrats wieder erhöhen. Bei erfindungsgemäßen Systemen, in denen das Heizungswasser nach der Lieferung des Heizungswassernachschubs im Heizungsvorlauf 1 stehen bleibt und dort dann auskühlt, sind erfindungsgemäße Systeme mit zuvor erläuterter Erhöhung der Heizungswasservorratstemperatur und weiter oben erwähnter Mischung der Hilfsflüssigkeit – also beispielsweise des Heizungswassers auf das gewünschte und notwendige Temperaturniveau besonders vorteilhaft. Insbesondere wenn das Heizelement 7 die Temperatur des Heizungswasservorrats hinreichend schnell erhöht, so kann – wenn bereits wieder ein Bedarf an warmem Heizungswasser notwendig wird bevor das im Heizungsvorlauf 1 stehende Heizungswasser vollständig ausgekühlt ist – die im Heizungswasser des Heizungsvorlaufs 1 enthaltene Wärmeenergie ggf. noch vollständig genutzt werden. Eine thermische Mischvorrichtung, also beispielsweise ein thermostatischer Mischer 15, kann in diesem Fall das Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1 als kaltes Wasser und das inzwischen deutlich wärmere Heizungswasser aus dem Heizungswasservorrat als sehr warmes Wasser nutzen um im Ergebnis die für den Wärmetauscher 16 notwendige und somit gewünschte, dazwischen liegende Wassertemperatur zu erreichen. Je wärmer das Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1 noch ist, desto weniger wird von dem wärmeren Heizungswasservorrat benötigt um die für den Wärmetauscher 16 erforderliche Wassertemperatur zu erreichen. In diesem Fall ist der Einsatz von Schichtenspeichern als Behälter 5 besonders vorteilhaft, denn die dem Behälter 5 entnommene sehr warme Heizungswassermenge kann durch das nicht vollständig ausgekühlte Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1 kompensiert werden.
Steht kein Heizungswasser mit Restwärmeenergie im Heizungsvorlauf, beispielsweise weil es bereits vollständig abgekühlt ist, so ist auch der Vorrat an sehr warmem Heizungswasser mit Hilfe des Heizelementes 7 auf einem entsprechend hohen Temperaturniveau. Es kann somit wieder eine Puffermenge in Form von Wärmeenergie zur Verfügung stehen. Da der thermostatische Mischer 15 für das Heizungswasser – bei einer erneuten Entnahme an Trinkwasser – innerhalb der Puffermengennutzung auch kühleres Heizungswasser benötigt um für den Wärmetauscher 16 richtig temperiertes Heizungswasser zu mischen, kann das kühlere Heizungswasser hinter dem Wärmetauscher 16 dafür genutzt werden. Das nicht zum Mischen benötigte Heizungswasser hinter dem Wärmetauscher 16 entspricht dann zwangsweise genau der Menge an sehr warmer Heizungswasser aus dem Heizungswasservorrat. Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1 strömt noch nicht nach, entsprechend der noch nicht aufgebrauchten Puffermenge. Dieser Einsatz thermostatischer Mischer 15 für das Heizungswasser für den Wärmetauscher 16 bietet die Möglichkeit einer sehr gleichmäßigen Temperatur des bereitgestellten Heizungswasser. Alternativ kann die Zufuhr an sehr warmem Heizungswasser in den Wärmetauscher 16 entsprechend mengenmäßig gedrosselt werden.
Neben der Verwendung der Behälter 5 unmittelbar bei den Wärmetauscherstationen, ist in den 11 und 12 auch gezeigt, wie solche Behälter 5 vorteilhaft an den Heizungsleitungen zwischen Zentralheizung und Wärmetauscherstation(en) angeordnet werden können, vorzugsweise wieder thermisch gut isoliert. Wie die Behälter 5 bei den Wärmetauscherstationen bevorraten diese Behälter 5 an den Heizungsleitungen eine bestimmte Menge an warmer Heizungswasser. Diese Warmwassermenge wird bei Bedarf in den dahinter liegenden Heizungsvorlauf abgegeben und überbrückt die Menge oder Zeit, bis warmes Wasser bei dem betreffenden Behälter 5, bzw. dessen Thermoweiche, von dem unmittelbar davor angeordneten Behälter 5 oder der unmittelbar davor angeordneten Zentralheizung ankommt. Somit können – bei erfindungsgemäßen Systemen mit solchen zusätzlichen Behältern 5 zwischen der Zentralheizung und der Wärmetauscherstation – je nach Ausführung des erfindungsgemäßen Systems, der Behälter 5 der Wärmetauscherstation und/oder der Wärmetauscher selbst kleiner ausgelegt werden. Alternativ kann auch die weiter oben erläuterte Puffermenge größer ausgelegt werden, bzw. steht eine größere Puffermenge zur Verfügung. Neben Heizelementen können bei den Behältern 5 auch Thermoventile zum Einsatz kommen die dafür sorgen, dass zu sehr abgekühltes Heizungswasser vom Warmwasserreservoir in den Heizungsrücklauf gelangt und durch einen Nachschub an warmem Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf ersetzt wird. Durch das gute Oberflächen/Volumen-Verhältnis der Warmwasserreservoirs 20 dieser Behälter 5 werden auch in diesem Fall im Vergleich zu einem permanent zirkulierendem System die Wärmeenergieverluste stark reduziert. Zu der 12 wird die Arbeitsweise beispielhaft näher erläutert. Diese Version der Behälter 5 mit Thermoventil kann grundsätzlich auch bei den Wärmetauscherstationen zum Einsatz kommen. Bei den Figuren ist aber immer die Ausführungsform mit elektrischen Heizelementen dargestellt.
Bei Behältern mit angeordneten Ventilen, beispielsweise Rückschlagventile oder Elektroventile, lassen sich diese platzsparend, kostengünstig und thermisch vorteilhaft in die Behälterhülle integrieren. So können diese beispielsweise mit den Zu- und Ableitungen zum Behälter in einen wenige Zentimeter dicken Kunststoffdeckel eingearbeitet sein, an den dann die Leitungen angeschlossen werden. So kann der Deckel bei Bedarf auch wieder entfernt und ausgetauscht oder an einem günstigeren Ort bearbeitet oder repariert werden.
Solche Systeme mit Behälter mit Warmwasserreservoir und Kaltwasserreservoir, welche thermisch, nicht aber druckmäßig voneinander isoliert angeordnet sind, sind aus dem Patent EP 1517097 , der Anmeldung EP12159873.4 und den deutschen Anmeldungen mit den Aktenzeichen AZ 10 2012 011 042.1 , AZ 10 2013 008 991.3 und AZ 10 2014 006 539.1 bekannt. Dort kommen sie insbesondere unmittelbar im Bereich der Trinkwasserleitungen zur energiesparenden und hygienischen Versorgung mit warmem Trinkwasser zum Einsatz. In oben genannten Anmeldungen werden zahlreiche Anordnungsmöglichkeiten und Arbeitsweisen solcher Behälter 5, bzw. mit solchen Behältern 5, aufgezeigt, die grundsätzlich auch bei den erfindungsgemäßen Systemen hier, sinngemäß verwendet und sinnvoll angepasst, angewendet werden können. Insbesondere dass mit der Füllung der Warmwasserreservoirs der Behälter 5 das warme Heizungswasser in den Heizungswasserleitungen durch kaltes Heizungswasser, vorwärts oder rückwärts strömend, ersetzt wird sei an dieser Stelle ebenso erwähnt wie die Möglichkeit, dass nach – vorzugsweise vollständiger – Füllung der Warmwasserreservoirs das warme Heizungswasser rückwärts zirkulierend in die Zentralheizung oder einen separaten Behälter bei der Zentralheizung befördert wird. Auch lassen sich die Arbeitsweisen so darstellen und kombinieren, dass immer nur der Teil des Leitungssystems warm gefüllt bleibt, der gerade aktiv genutzt wird oder kurz zuvor noch aktiv genutzt wurde; in den anderen Abschnitten ersetzt – ggf. rückwärts strömend – kaltes Wasser das warme Wasser, was mögliche Wärmeverluste verhindert. In diesen Fällen kommt es nicht zu in den Heizungsleitungen stehendem, dort rasch abkühlenden Mengen an warmem Heizungswasser. Grundsätzlich kann und sollte vorzugsweise – bei allen erfindungsgemäßen Systemen, auch solche zum Herunterkühlen – Hilfsflüssigkeit mit einer Temperaturdifferenz zur Umgebung durch Hilfsflüssigkeit mit geringer, oder vorzugsweise keiner, Temperaturdifferenz zur Umgebung ersetzt werden. Außerdem können solche Behälter 5, wie in den oben genannten Anmeldungen zu Trinkwasserleitungen gezeigt, vorteilhaft auch an Verzweigungen des Heizungswasserhauptstrangs angeordnet werden.
Ferner sind Systeme gem. der oben genannten Patentanmeldungen mit Behälter 5 im Trinkwasserbereich mit Systemen gem. dieses erfindungsgemäßen Systems hier, ggf. auch mit Behältern im Heizungswasserbereich, vorteilhaft kombinierbar.
Wie in den oben genannten Patentanmeldungen auch bereits gezeigt, so wird auch bei den meisten Figuren der erfindungsgemäßen Systeme auf die Notwendigkeit einer direkten Kommunikation zwischen den dezentralen Systembestandteilen, in dieser Anmeldung hier die Wärmetauscherstationen und die Behälter 5 in den Heizungsleitungen, und den Systembestandteilen bei der Zentralheizung verzichtet. Dies macht den nachträglichen Einbau in Bestandsbauten noch einfacher. Bei einigen beispielhaften Figuren des erfindungsgemäßen Systems gibt die Pumpe bei der Wärmetauscherstation durch ihr Arbeiten ein Strömungssignal an den Bedarfssensor bei der Zentralheizung, wodurch die Steuerungseinheit bei der Zentralheizung wiederum die Pumpe bei der Zentralheizung aktiviert. Für die Aktivierung der Pumpe bei der Zentralheizung ist es nicht ausschlaggebend, welche Pumpe welcher Wärmetauscherstation das Strömungssignal gegeben hat.
Insbesondere bei Neubauten kann aber ein erfindungsgemäßes System mit Kommunikationsverbindungen zwischen diesen Bestandteilen vorteilhaft sein, da beispielsweise eine Kabelverlegung einfach durchgeführt werden kann und dadurch ggf. alles von einer zentralen Steuerungseinheit gesteuert werden kann.
Anders als in den Figuren gezeigt, kann auch eine solche Pumpe bei den Wärmetauscherstationen vorteilhaft sein, welche durch die Entnahme der einen Flüssigkeit angetrieben wird und dadurch die andere Flüssigkeit ins Strömen versetzt. Im Beispiel der Versorgung mit warmem Trinkwasser würde also die Entnahme an warmem Trinkwasser das warme Heizungswasser durch den Wärmetauscher pumpen oder zu der Wärmetauscherstation befördern. Eine passende Übersetzung zwischen Antriebsteil und Förderteil ergibt sich dann aus der Auslegung von Wärmetauscher, Heizungswassertemperatur und gewünschter Trinkwassertemperatur.
Erfindungsgemäße Systeme, beispielsweise gem. der Figuren mit mehreren an einem Heizungshauptstrang angeordneten Nebensträngen zu den Wärmetauscherstationen, sind nahezu beliebig erweiterbar. So können nicht nur, wie in den 7, 8, 9, 11 und 12 gezeigt, die Systeme gem. der 2, 4, 5 und 6 bei solchen komplexeren Systemen zur Anwendung kommen, sondern auch Systeme gem. der 1, 3, 10, 13 und 14. Ferner sind die Offenbarungen der oben genannten Patentanmeldungen für den Trinkwasserbereich nicht nur, wie zuvor erläutert, für den Heizungswasserhauptstrang anwendbar, sondern auch für die verschiedensten Arbeitsweisen und Anordnungen von Heizungswasserhauptstrang zu Wärmetauscherstation.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Systems ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von der Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Die in den Figuren angeordneten Warmwasserentnahmestellen 12 sind nur schematisch stellvertretend für Warmwasserentnahmestellen 12 dargestellt. Dies können auch meherere Warmwasserentnahmestellen 12 sein oder ganz allgemein eine Warmwasserleitung – ggf. auch verzweigt – mit wenigstens einer angeordneten Warmwasserentnahmestelle 12.
Bei den Heizelementen 7 an den Behältern 5 und den Wärmetauschern 16 sind zur besseren Übersichtlichkeit in den Figuren keine separaten Temperaturfühler 17 zur Temperatursteuerung eingezeichnet. Gleichwohl ist für die Heizelemente 7 eine temperaturabhängige Steuerung für alle erfindungsgemäßen Systeme und die Figuren als gegeben zu unterstellen. Die bei den Wärmetauschern 16 eingezeichneten Temperaturfühler 17, die gem. den Erläuterungen zu den Figuren, dem Zweck der Pumpensteuerung dienen, können aber grundsätzlich auch zur Steuerung der Heizelemente genutzt werden. Prinzipiell kann ein Heizelement 7 auch ohne steuernden Temperaturfühler auskommen, wenn es bezüglich Leistung und Heizdauer/Taktung passend ausgelegt ist, vorzugsweise aber auch nur dann, wenn die Wärmetauscherstation mit einem thermostatischen Mischer 15 ausgestattet ist. Denn dadurch kann es nicht zu zu heißem Wasser an der Warmwasserentnahmestelle 12 kommen.
In den Zeichnungen zeigen 1 bis 14 schematische Darstellungen von jeweils unterschiedlichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems.
Ausführung der Erfindung
In 1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems gezeigt. Im Bereitsschaftszustand befördert die Pumpe 4 kein Heizungswasser aus der Zentralheizung 14 durch den Heizungsvorlauf 1 und Heizungsrücklauf 2. Im Behälter 5 wird in dessen Warmwasserreservoir 20 hinreichend viel und hinreichend warmes Wasser bevorratet. Ein Heizelement 7 sorgt für eine Aufrechterhaltung der notwendigen Wassertemperatur. In dieser 1 wird sowohl das Warmwasserreservoir 20 des Behälter 5, als auch der Wärmetauscher 16 mit Hilfe des Heizelementes 7 beheizt. Als Wärmetauscher 16 eignen sich beispielsweise insbesondere Plattenwärmetauscher. Aufgrund der guten und kompakten thermischen Isolierung 23, die vorzugsweise den Wärmetauscher 16 und den Behälter 5 umfasst und hier ebenfalls nur schematisch gezeigt wird, ist nur eine geringe Zuführung an Wärmeenergie notwendig. In dieser Ausführung der 1 werden sowohl der gesamte Wärmetauscher 16, als auch das Warmwasserreservoir 20 von einem einzigen Heizelement 7 auf der gleichen, hinreichend hohen Temperatur gehalten. So ist auch nur ein Temperaturfühler 17 notwendig, mit dessen Hilfe die elektrische Steuerungseinheit 13 den Heizer 7 steuert. Die kompakte Anordnung von Wärmetauscher 16, Behälter 5, Temperaturfühler 17 und Heizelement 7 innerhalb einer thermischen Isolierung 23 sorgt im Bereitsschaftszustand für eine gleichmäßige Temperatur der Komponenten innerhalb dieser thermischen Isolierung.
Natürlich können Anordnungen mit separaten Temperaturfühlern 17 und separaten Heizelementen 7 für den Wärmetauscher 16 und den Behälter 5 vorteilhaft sein. Dies insbesondere dann, wenn das Warmwasserreservoir 20 und der Wärmetauscher 16 auf unterschiedlichen Temperaturniveaus gehalten werden sollen, was wiederum von den gewünschten Warmwassertemperaturen an den Warmwasserentnahmestellen 12, der Temperatur des Heizungswassers und den Größenverhältnissen oder Leistungsfähigkeiten von Wärmetauscher 16 und Warmwasserreservoir 20 abhängt.
Im Bereitsschaftszustand, wenn also z. Z. an der Warmwasserentnahmestelle 12 kein warmes Wasser entnommen wird, ist der Kolben 6 vorzugsweise ganz links. Das Kaltwasserreservoir 21 ist demnach leer und das Warmwasserreservoir 20 mit warmem Wasser gefüllt. Im Wärmetauscher 16 sind beide Seiten, die Heizungswasserseite 24 und die Trinkwasserseite 25, warm. Die Pumpe 4 ruht. Durch den Widerstand der Rückflussverhinderer 8 zwischen Heizungsvorlauf 1 und dem Wärmetauscher 16 kommt es auch nicht zu einer Schwerkraftzirkulation des Heizungswassers aus der Zentralheizung 14.
Somit sind Heizungsvorlauf 1 und Heizungsrücklauf 2 kalt und verlieren keine Wärmeenergie.
Sobald an der Warmwasserentnahmestelle 12 Wasser entnommen wird, spricht der Bedarfssensor 18, was beispielsweise ein Fließsensor sein kann, an. Zeitgleich strömt kaltes Wasser durch die Kaltwasserleitung 3 in den Wärmetauscher 16 nach, wodurch auch das Wasser auf der Heizungswasserseite 24 des Wärmetauschers 16 am Ausgang, also beim Temperaturfühler 17, sofort abkühlt. Dies kann der elektrischen Steuerungseinheit 13 zusätzlich oder alternativ zum Bedarfssensor 18 als Signal für eine einsetzende Wasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12 dienen. Bei rasch wirkendem Temperaturfühler 17 und passenden Warmwasserbevorratungen kann so ggf. sogar auf den gezeigten Bedarfssensor 18 verzichtet werden. Sobald eine Wasserentnahme bei der Warmwasserentnahmestelle 12 festgestellt wird, startet die Pumpe 4 mit der Förderrichtung von der Zentralheizung 14 zur Thermoweiche 19. Das zunächst aus dem Heizungsvorlauf 1 bei der Thermoweiche 19 ankommende kalte Wasser wird nach links in das Kaltwasserreservoir 21 geleitet. Dadurch füllt sich das Kaltwasserreservoir 21 und das warme Wasser aus dem Warmwasserreservoir 20 strömt in den Wärmetauscher 16, dort in dessen Heizungswasserseite 24. Heizungswasser und Trinkwasser kommen im Wärmetauscher 16 nicht in direkten Kontakt miteinander. Es findet lediglich ein Wärmeenergieübergang statt. Auf der Trinkwasserseite 25 des Wärmetauschers 16 strömt kaltes Wasser aus der Kaltwasserleitung 3 in diesen, und es verlässt warmes Trinkwasser diesen in Richtung Warmwasserentnahmestelle 12. Um diesen Vorgang so aufrecht zu erhalten strömt warmes Wasser in entgegengesetzter Richtung aus dem Warmwasserreservoir 20 des Behälters 5 auf der Heizungswasserseite 24 des Wärmetauschers 16 in diesen, und es verlässt kaltes Heizungswasser diesen über den Heizungsrücklauf 2 in Richtung Zentralheizung 14. Die Wärmeenergie des Heizungswassers wird somit und dabei auf das Trinkwasser übertragen, ohne dass die beiden Wassermengen unmittelbar miteinander in Kontakt kommen. Wenn warmes Heizungswasser aus der Zentralheizung 14 über den Heizungsvorlauf 1 bei der Thermoweiche 19 ankommt, ist das Warmwasserreservoir 20 gerade entleert, da die Leitungsinhalte und die Größe des Warmwasserreservoirs 20, bzw. des Behälters 5, aufeinander abgestimmt sind. Das Warmwasserreservoir 20 muss mindestens den Leitungsinhalt des Heizungsvorlaufs 1 bevorraten. Das nun ankommende warme Heizungswasser wird von der Thermoweiche 19 nach rechts unmittelbar zum Wärmetauscher 16 geleitet und kann dort durchgehend Wärmeenergie an das Trinkwasser übertragen. Das dadurch im Wärmetauscher 16 abgekühlte Heizungswasser zirkuliert durch den Heizungsrücklauf 2 zurück zur Zentralheizung 14. Die Geschwindigkeit des Zirkulierens kann von der elektrischen Steuerungseinheit 13 mit Hilfe der Pumpe 4 und des Temperaturfühlers 17 ggf. auch moduliert werden. Wird wenig warmes Trinkwasser pro Zeiteinheit benötigt, so kühlt das warme Heizungswasser im Wärmetauscher 16 weniger stark ab. Entsprechend langsamer braucht warmes Heizungswasser zum Wärmetauscher 16 strömen.
Vorzugsweise eine eingestellte Zeitspanne länger als an der Warmwasserentnahmestelle 12 Wasser entnommen wird lässt die Pumpe 4 Heizungswasser zirkulieren. Wenn aber während dieser eingestellten Zeitspanne kein Wasser mehr an der Warmwasserentnahmestelle 12 entnommen wurde, so stoppt die Pumpe 4 und startet mit umgekehrter Förderrichtung. Dadurch strömt das zu diesem Zeitpunkt noch warme Heizungswasser aus dem Heizungsrücklauf 2 in den Wärmetauscher 16. Aus der Zentralheizung 14 hingegen strömt Wasser in den Heizungsrücklauf 2, welches aufgrund der Leitungsanordnung des Heizungsrücklaufs 2 an der Zentralheizung 14, im unteren, kälteren Bereich der Heizungswasserbevorratung, nur kalt oder lauwarm ist. Das warme Wasser der Heizungswasserseite 24 des Wärmetauschers 16 strömt in das Warmwasserreservoir 20, der Kolben 6 gleitet nach links, das Kaltwasserreservoir 21 entleert sich in den Heizungsvorlauf 1 und schiebt das bis zu diesem Zeitpunkt im Heizungsvorlauf 1 befindliche warme Wasser in die Zentralheizung 14. Das Rückwärtszirkulieren stoppt, wenn beim Temperaturfühler 17 lauwarmes statt warmes Wasser aus dem Heizungsrücklauf 2 ankommt. Alternativ kann dies auch mit Hilfe eines zusätzlichen Sensors und einer damit ermittelten Füllung des Warmwasserreservoirs 20 gesteuert werden. Das Rückwärtszirkulieren kann auch mit Hilfe von Ventilen und einer Pumpe 4 mit nur einer Förderrichtung erreicht werden. Ebenso ist auch der Einsatz von zwei Pumpen mit entgegengesetzten Förderrichtungen möglich.
Nach diesem Vorgang ist das Warmwasserreservoir 20 mit warmem Wasser gefüllt, ebenso der Wärmetauscher 16. Aufgrund der guten Isolierung verliert es dort wenig seiner Wärmeenergie. Diese geringen Wärmeenergieverluste aus Wärmetauscher 16 und Behälter 5 werden erneut durch das Heizelement 7 kompensiert. Während des Zirkulierens des Heizungswassers durch den Heizungsvorlauf 1, Wärmetauscher 16, Heizungsrücklauf 2 und Zentralheizung 14 wird das Heizelement 7 nicht benötigt und abgeschaltet. Würde es weiterhin heizen, würde, je nach Anordnung des Heizelements 7 am Behälter 5, das Wasser im Kaltwasserreservoir 21 ggf. sinnlos erwärmt. Im Heizungsvorlauf 1 befindet sich kaltes Wasser, was somit auch keine Wärmeverluste verursacht. Auch das Wasser im Heizungsrücklauf 2 ist nahezu kalt oder höchstens lauwarm, wodurch ebenfalls höchstens kurzfristig geringe Wärmeenergieverluste verursacht werden. Die Pumpe 4 läuft auch nur sehr kurz, was wiederum den Stromverbrauch im Vergleich zu einer ständig oder zumindest täglich lange laufenden Zirkulationspumpe stark reduziert. Setzt während der Rückwärtszirkulation erneut eine Wasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12 ein, was der Bedarfssensor 18 sofort feststellt, so wird die Rückwärtszirkulation auch sofort gestoppt und es setzt eine Vorwärtszirkulation ein.
Die wenigstens eine Pumpe 4 kann auch vorteilhaft an anderer Stelle im Heizungsvorlauf 1 oder Heizungsrücklauf 2 angeordnet werden, beispielsweise bei der Zentralheizung 14. Allerdings ist in diesem Fall eine längere Kommunikationverbindung zwischen der Steuerungseinheit 13 und der Pumpe 4, oder den Pumpen 4, notwendig.
In dieser 2 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems gezeigt. Anders als in 1 hat dieses System zwei Wärmetauscher 16a und 16b, hier zusammen mit dem Behälter 5 innerhalb der gleichen thermischen Isolierung 23. Dabei stellt der Wärmetauscher 16a eine gewünschte Puffermenge an warmem Trinkwasser zur Verfügung. Der Wärmetauscher 16b ist hinreichend leistungsfähig, um wie bei 1 das Trinkwasser für die Warmwasserentnahmestelle 12 mit Hilfe zirkulierenden Heizungswassers auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen.
In der Ausgangslage befindet sich kaltes Wasser im Heizungsvorlauf 1 und Heizungsrücklauf 2. Die Wärmetauscher 16a und 16b sind mit warmem Trinkwasser und warmem Heizungswasser gefüllt. Die Pumpe 4 ruht, das Warmwasserreservoir 20 ist gefüllt und das Kaltwasserreservoir 21 leer, der Kolben 6 somit ganz links.
Beginnt eine Warmwasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12, so startet die Pumpe 4 aber nicht sofort. Vielmehr startet die Pumpe 4 erst, wenn beim Temperaturfühler 17b eine zu kühle Temperatur des Trinkwassers festgestellt wird. Dann ist der Wärmeenergievorrat im Wärmetauscher 16a aufgebraucht.
Das hat den Vorteil, dass nicht bei jeder noch so kleinen Wasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12 der gesamte Zirkulationsvorgang angestoßen wird. Vielmehr wartet das System, bis ein Nachschub an Wärmeenergie durch das Heizungswasser wirklich notwendig wird.
Anstelle zweier Wärmetauscher 16a und 16b ist es auch möglich einen einzigen, aber entsprechend größeren Wärmetauscher zu verwenden und den Temperaturfühler 17b an passender Stelle des Wärmetauschers anzuordnen. Der weitere Ablauf ist zunächst wie zu 1 erläutert. Das warme Heizungswasser aus dem Warmwasserreservoir 20 hilft also die Zeit zu überbrücken, bis warmes Heizungswasser aus der Zentralheizung 14 durch den Heizungsvorlauf 1 beim Wärmetauscher 16b ankommt. Es ist somit auch bei dieser 2 eine durchgehende Warmwasserentnahme möglich.
Durch die einsetzende Vorwärtszirkulation werden beide Wärmetauscher 16a und 16b vollständig erwärmt, so dass auch wieder eine entsprechende Warmwassermenge als Puffermenge im Wärmetauscher 16a bevorratet wird. Darüber hinaus wird noch eine Warmwassermenge in den Heizungsrücklauf 2 befördert, wie es dem Volumen des Behälter 5 entspricht.
Bei der, wie zu 1 erläuterten, Rückwärtszirkulation wird dann die Heizungswassertemperatur durch den Temperaturfühler 17a als Signal zum Stoppen der Pumpe 4 genutzt. So ist auch bei dieser 2 nach dem Ende der Rückwärtszirkulation der Heizungsrücklauf 2 mit höchstens lauwarmem Wasser und der Heizungsvorlauf 1 mit kaltem Wasser gefüllt. Beide Wärmetauscher 16a und 16b sind vollständig mit warmem Wasser gefüllt, ebenso wie das Warmwasserreservoir 20.
Die weiteren Erläuterungen, Hinweise und Alternativanordnungen aus den Erläuterungen zu 1 gelten auch für diese 2.
Mit der Bezugsziffer 11.2 ist schematisch dargestellt, welche bei den Wärmetauschern 16a und 16b angeordneten Bestandteile des Systems wenigstens unter den Begriff der ”Wärmetauscherstation” gem. dieser 2 fallen.
In 3 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems gezeigt. Das System entspricht größtenteils dem System gem. 1. Es ist allerdings um das normal geschlossene Ventil 9, das normal offene Ventil 10 und um den Differenzpegel 27 ergänzt. Der Vorteil ist, dass in dieser 3 der Heizungsrücklauf 2 nicht in etwa dem Heizungsvorlauf 1 bezüglich des Leitungsinhalts entsprechen muss.
Die Arbeitsweise entspricht zunächst der zu 1 erläuterten. Ein System gem. 3 ist aber insbesondere geeignet, wenn der Inhalt des Heizungsrücklaufs 2 kleiner ist als der Inhalt des Heizungsvorlaufs 1. Die Arbeitsweise unterscheidet sich zu der Arbeitsweise zu 1 allerdings nur durch die Befüllung des Warmwasserreservoirs 20. Während noch die Vorwärtszirkulation stattfindet wird, wenn zu diesem Zeitpunkt der Bedarfssensor 18 keine Wasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12 detektiert, das Ventil 9 geöffnet und das Ventil 10 geschlossen, aber nur, bis das Warmwasserreservoir 20 bis zum Differenzpegel 27 gefüllt ist. Dieser Differenzpegel 27 ist nach der Differenz des Leitungsinhalts des Heizungvorlaufs 1 und des Heizungsrücklaufs 2 bestimmt. Ist der Leitungsinhalt des Heizungsrücklaufs 2 kleiner als der Leitungsinhalt des Heizungsvorlaufs 1, so würde ohne diese Füllung des Warmwasserreservoirs 20 bis zu diesem Differenzpegel 27 das Warmwasserreservoir 20 bei der Rückwärtszirkulation nicht vollständig gefüllt.
In dieser 3 wird zur Rückwärtszirkulation das Ventil 9 wieder geschlossen und das Ventil 10 wieder geöffnet. Dadurch wird, zusammen mit der vorherigen Teilfüllung des Warmwasserreservoirs 20 bis zum Differenzpegel 27, das Warmwasserreservoir 20 vollständig mit warmem Heizungswasser gefüllt, der Heizungsrücklauf 2 ist mit höchstens lauwarmem Wasser und der Heizungsvorlauf 1 mit kaltem Wasser gefüllt.
Wann der Kolben 6 den Differenzpegel 27 erreicht kann mit einem Füllstandssensor 29, beispielsweise einem Reedsensor, festgestellt werden, was die Pumpen- und Ventilsteuerung der Steuerungseinheit 13 zum entsprechenden Steuern befähigt.
Eine entsprechende Modifizierung des Systems gem. 1 hin zu diesem System gem. 3 ist auch auf 2 übertragbar. Das ist insbesondere dann notwendig oder vorteilhaft, wenn auch bei einem System gem. 2 der Heizungsrücklauf 2 einen kleineren Leitungsinhalt als der Heizungsvorlauf 1 hat.
In 4 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems gezeigt. Anders als in den vorherigen Figuren bevorratet in dieser 4 der Behälter 5 in dessen Warmwasserreservoir 20, in der Ausgangslage eine größere Warmwassermenge. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, bei einsetzender Wasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12 nicht sofort warmes Wasser aus der Zentralheizung 14 in den Heizungsvorlauf 1 strömen lassen zu müssen. Wie bei einem System gem. 2 wird somit eine gewisse Puffermenge an warmem Wasser bereit gestellt. Ist diese Puffermenge an warmer Wasser bei Systemen gem. 2 im Wärmetauscher 16 bevorratet, so befindet sich bei dieser 4 diese Puffermenge im Behälter 5, bzw. dessen Warmwasserreservoir 20.
In der Ausgangslage sind Heizungsvorlauf 1 und Heizungsrücklauf 2 kalt, das Warmwasserreservoir 20 ist vollständig mit warmer Wasser gefüllt, das Kaltwasserreservoir 21 somit leer und der Kolben 6 ganz links, und der Wärmetauscher 16 ist auf beiden Seiten vollständig mit warmem Wasser gefüllt. Setzt nun eine Wasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12 ein, so spricht der Bedarfssensor 18 an. Auch der Temperaturfühler 17 stellt daraufhin eine Temperaturreduzierung unter einen notwendigen Wert fest. Die Pumpe 4 startet und befördert warmes Wasser aus dem Warmwasserreservoir 20 durch die geöffneten Ventile 10a und 10b in den Wärmetauscher 16. Wird die erforderliche Temperatur am Temperaturfühler 17 erreicht, so stoppt die Pumpe 4 oder reduziert ihre Förderleistung. Da das Ventil 9a ebenfalls noch geschlossen ist, strömt das abgekühlte Wasser aus dem Wärmetauscher 16 durch Ventil 10c in das Kaltwasserreservoir 21. Das System arbeitet in dieser Art so lange und oft, bis der Kolben 6 den Pufferpegel 28 passiert, was der Füllstandssensor 29b feststellt. Die bis zu diesem Zeitpunkt dem Warmwasserreservoir 20 entnommene Warmwassermenge ist eine so genannte Puffermenge. Der große Vorteil einer Puffermenge ist, dass nicht sofort bei jeder kleinen Wasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12 der gesamte Heizungsvorlauf 1 mit warmer Wasser gefüllt werden muss, mit den entsprechenden Wärmeverlusten.
Wurde dem Warmwasserreservoir 20 über den Pufferpegel 28 hinaus warmes Wasser entnommen, ist also die Puffermenge aufgebraucht, so öffnet das Ventil 9a und das Ventil 10c schließt. Die Pumpe 4 befördert weiterhin warmes Wasser aus dem Warmwasserreservoir 20 in den Wärmetauscher 16, wobei nun kaltes Wasser aus dem Heizungsvorlauf 1, durch die Thermoweiche 19 geleitet, in das Kaltwasserreservoir 21 strömt. Wenn das Warmwasserreservoir 20 vollständig entleert ist, ist auslegungsbedingt auch bereits warmes Wasser aus dem Heizungsvorlauf 1 bei der Thermoweiche 19 angekommen. Diese leitet das nun warme Wasser nach rechts unmittelbar zur Pumpe 4, welche dies weiterhin in den Wärmetauscher 16 befördert. Dieses Fördern wird auf jeden Fall so lange durchgeführt, wie der Bedarfssensor 18 anspricht oder kurz nacheinander anspricht.
Spricht der Bedarfssensor 18 nicht mehr an, so öffnen die Ventile 9b und 10c, weshalb das warme Heizungswasser von der Pumpe 4 nun in das Warmwasserreservoir 20 befördert wird und das Wasser aus dem Kaltwasserreservoir 21 durch den Heizungsrücklauf 2 zur Zentralheizung 14 strömt. Aber auch dieser Fördervorgang wird nur so lange durchgeführt, bis der Kolben 6 den sogenannten Differenzpegel 27 erreicht. Dieser Differenzpegel 27 ist bereits zu 3 erläutert worden. Er kompensiert dort einen, im Vergleich zum Heizungsvorlauf 1, kleineren Leitungsinhalt des Heizungsrücklaufs 2. In dieser 4 kommt bei der Bestimmung des Differenzpegels 27 zusätzlich die Kompensation der zuvor entnommenen Puffermenge hinzu.
Nach einer eingestellten Zeit befördert die Pumpe 4 zunächst erneut eine Zeit lang warmes Wasser durch den Wärmetauscher 16 und die geöffneten Ventile 10b und 9a. Die Ventile 9b, 10a und 10c sind dabei geschlossen. Dadurch wird der Heizungsrücklauf 2 mit warmem Wasser gefüllt, oder wieder gefüllt, und das kalte Wasser aus dem Kaltwasserreservoir 21 und dem Heizungsrücklauf 2 gelangt in dei Zentralheizung.
Anschließend befördert die Pumpe 4 das Heizungswasser nun in entgegengesetzter Richtung, wobei das Ventil 10c geschlossen bleibt und die Ventile 9c und 10a öffnen. Dadurch gelangt das im Heizungsrücklauf 2 befindliche warme Wasser, von nahezu kaltem Wasser aus dem unteren Teil der Zentralheizung 14 verdrängt, in den Wärmetauscher 16, das warme Wasser daraus in das Warmwasserreservoir 20, das kalte Wasser aus dem Kaltwasserreservoir 21 in den Heizungsvorlauf 1 und das warme Wasser daraus in die Zentralheizung 14. Lässt sich die Zentralheizung 14 nicht rückwärts durchströmen, so kann ein externer Auffangbehälter das zurückströmende warme Wasser auffangen und zwischenlagern, und auch kaltes Wasser rückwärts in den Heizungsrücklauf 2 strömen lassen. Entsprechende ”ZR-Auffangbehälter” sind aus der deutschen Anmeldung AZ 10 2013 008 991.3 bekannt, wobei diese dort im Trinkwasserbereich zur Anwendung kommen.
Die Ausgangslage ist wieder erreicht. Heizungsvorlauf 1 ist mit kaltem Wasser gefüllt, Heizungsrücklauf 2 mit, wie zu den vorherigen Figuren erläutert, lauwarmem oder kaltem Wasser aus der Zentralheizung 14, das Warmwasserreservoir 20 des Behälters 5 und der Wärmetauscher 16 sind mit warmem Wasser gefüllt.
Im Kolben 6 befinden sich ein ein Rückflussverhinderer und ein Thermoventil 22. Das Thermoventil 22 lässt nur dann Wasser aus dem Kaltwasserreservoir 21 in das Warmwasserreservoir 20, wenn das Wasser im Kaltwasserreservoir 21 eine entsprechend hohe Temperatur hat. Dies ist beispielsweise denkbar, wenn nur ein kleiner Teil der möglichen Puffermenge genutzt wird und danach lange keine weitere Wasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12 stattfindet. Im Laufe der Zeit erwärmt sich dann auch das Wasser im Kaltwasserreservoir 21 durch die aus dem Warmwasserreservoir 20 übertretende Wärmeenergie. Alternativ können Peltierelemente diese Erwärmung des Wassers im Kaltwasserreservoir 21 verhindern und die Wärmeenergie zurück ins Warmwasserreservoir 20 oder den Wärmetauscher 16 leiten. Aufgrund der ungünstigen thermischen Effizienz von Peltierelementen und der nicht vorhandenen Gefahr von Legionellenbildung im Heizungswasserbereich des Systems ist aber der Einsatz von Thermoelement und Rückflussverhinderer meist vorteilhaft.
Statt einer Pumpe 4 mit zwei Förderrichtungen können auch zwei Pumpen mit entgegengesetzten Förderrichtungen angeordnet werden. Mit der Bezugsziffer 11.4 ist schematisch dargestellt, welche bei dem Wärmetauscher 16 angeordneten Bestandteile des Systems wenigstens unter den Begriff der ”Wärmetauscherstation” gem. dieser 4 fallen.
In 5 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems gezeigt. Dieses System ist ähnlich einem System gem. 4. Anders als in den vorherigen Figuren benötigt die Pumpe 4 nur eine mögliche Förderrichtung, bzw. es ist nur eine Pumpe 4 notwendig. Ferner wird bei einem System gem. dieser 5 warmes Wasser des Heizungsvorlaufs 1 nicht durch kaltes Wasser ersetzt. Dafür ist der Aufbau und der Betrieb des Systems einfacher gehalten.
In der Ausgangslage sind Heizungsvorlauf 1 und Heizungsrücklauf 2 mit kaltem Heizungswasser gefüllt. Der Kolben 6 ist im Behälter 5 ganz links, das Kaltwasserreservoir 21 ist somit leer und das Warmwasserreservoir 20 somit vollständig gefüllt. Sobald der Bedarfssensor 18 anspricht, startet die Pumpe 4. Beide Ventile 9a und 9b sind in ihrem Ruhezustand, also geschlossen, und die Ventile 10a und 10b sind ebenfalls in ihrem Ruhezustand, also geöffnet. Dadurch befördert die Pumpe 4 warmes Heizungswasser aus dem Warmwasserreservoir 20 in den Wärmetauscher 16, genauer gesagt in dessen Heizungswasserseite 24. Der Temperaturfühler 17 kann, wie bei 4, feststellen, ob genügend warmes Heizungswasser durch den Wärmetauscher 16 strömt um das Trinkwasser hinreichend zu erwärmen, bzw. kann über die elektronische Steuerungseinheit 13 bei geringerem Wärmeenergiebedarf im Wärmetauscher 16 die Pumpenförderleistung herunter regeln lassen. Das im Wärmetauscher 16 abgekühlte Heizungswasser strömt wieder in den Behälter 5, diesmal aber in das Kaltwasserreservoir 21. Durch diesen Vorgang, bzw. durch diese Vorgänge, füllt sich das Kaltwasserreservoir 21 und das Warmwasserreservoir 20 leert sich, der Kolben 6 wandert also nach rechts. Sobald der Füllstandsensor 29a das Erreichen des Pufferpegels 28 detektiert, öffnet Ventil 9a und Ventil 10a schließt. Das zunächst bei der Thermoweiche 19 ankommende kalte Wasser aus dem Heizungsvorlauf 1 wird nach links ins Kaltwasserreservoir 21 geleitet. Sobald warmes Heizungswasser aus der Zentralheizung 14 bei der Thermoweiche 19 ankommt strömt dieses nach rechts durch die Pumpe 4 unmittelbar in den Wärmetauscher 16. Mit Hilfe des Temperaturfühlers 17 kann die Pumpe 4 auch dieses Strömen warmen Heizungswassers regulieren, vorzugsweise stufenlos.
Wenn und der Bedarfssensor 18 keine Warmwasserentnahme mehr feststellt, schließt Ventil 10b und Ventil 10a bleibt geschlossen, und Ventil 9b öffnet und Ventil 9a bleibt geöffnet. Die Pumpe 4 befördert weiterhin mit der gleichen Förderrichtung warmes Heizungswasser, jetzt aber aus dem Heizungsvorlauf 1 in das Warmwasserreservoir 20. Das Warmwasserreservoir 20 füllt und das Kaltwasserreservoir 21 leert sich vollständig, der Kolben 6 gleitet demnach wieder ganz nach links. Eine zwischendurch einsetzende Wasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12 würde den Bedarfssensor 18 ansprechen lassen, wodurch sofort der Wärmetauscher 16 wieder mit warmem Heizungswasser in hinreichender Menge versorgt würde.
Sobald der Füllstandsensor 29b die vollständige Füllung des Warmwasserreservoirs 20 detektiert, stoppt die Pumpe 4 und alle Ventile nehmen wieder ihren Ruhezustand ein. In den Heizungsrücklauf 2 ist nur kaltes oder nahezu kaltes Wasser gelangt. Im Heizungsvorlauf 1 steht zunächst warmes Heizungswasser. Setzt kurz darauf wieder eine Warmwasserentnahme ein, so kann dieses warme Heizungswasser ggf. genutzt werden. Andernfalls kühlt es im Heizungsvorlauf 1 stehend ab.
Die Funktion des Thermoventils 22 und des Rückflussverhinderers im Kolben 6 ist so wie zu 4 erläutert.
Mit der Bezugsziffer 11.5 ist schematisch dargestellt, welche bei dem Wärmetauscher 16 angeordneten Bestandteile des Systems wenigstens unter den Begriff der ”Wärmetauscherstation” gem. dieser 5 fallen.
In 6 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems gezeigt. Wie in 2 hat das System in der Nähe der Warmwasserentnahmestelle 12 zwei hintereinander angeordnete Wärmetauscher 16a und 16b. Im Wärmetauscher 16a wird auch hier die sogenannte Puffermenge bevorratet. Die bevorratete Wärmeenergiemenge in Wärmetauscher 16b hingegen ist so bemessen, dass bei einem einsetzenden Nachschub an Heizungswasser aus der Zentralheizung 14 durch den Heizungsvorlauf 1 und die Thermoweiche 19 bis zum Wärmetauscher 16b trotzdem noch eine durchgehende Warmwasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12 gewährleistet ist. Zu diesem Zweck muss der Wärmetauscher 16b entsprechend größer sein als der Wärmetauscher 16b in 2.
Alternativ könnten auch zwei Wärmetauscher die Aufgabe des großen Wärmetauschers 16b übernehmen. Dabei würde davon der eine die Aufgabe übernehmen, die Wärmeenergiemenge bereit zu stellen die notwendig ist, bis warmes Heizungswasser bei dem anderen Wärmetauscher ankommt. Dieser andere Wärmetauscher würde somit weder auf seiner Trink-, noch auf seiner Heizungswasserseite jemals kaltes Wasser bevorraten.
In der Ausgangslage sind bei einem System gem. dieser 6 der Heizungsvorlauf 1 und der Heizungsrücklauf 2 mit kaltem Heizungswasser gefüllt. Die Pumpe 4 ruht. Die beiden Wärmetauscher 16a und 16b sind jeweils vollständig mit warmer Wasser gefüllt. Sie sind in einer thermischen Hülle angeordnet und werden mit Hilfe des Heizelementes 7, der Temperaturfühler 17a und 17b durch die Steuerungseinheit 13 auf der nötigen Temperatur gehalten. Durch die kompakte Anordnung ist deren Wärmeverlust aber gering.
In dieser 6 ist zusätzlich ein thermostatischer Mischer 15 angeordnet. Zur besseren Übersichtlichkeit ist dieser nicht bei allen Figuren eingezeichnet, kann aber bei allen Systemen vorteilhaft angeordnet und eingesetzt werden. Mit Hilfe dieses thermostatischen Mischers 15 kann die Warmwassertemperatur besonders konstant gehalten werden. Wärmetauscher 16, Pumpenförderleistung und Heizungswassertemperatur werden so eingestellt und dimensioniert, dass deren thermisch mögliche Trinkwassertemperatur über der am thermostatischen Mischer 15 eingestellten Temperatur liegt. Der thermostatische Mischer 15 nutzt dann kaltes Trinkwasser um die gewünschte Wassertemperatur an der Warmwasserentnahmestelle 12 zu erreichen.
Setzt eine Wasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12 ein, so strömt warmes Trinkwasser aus dem Wärmetauscher 16a in den Wärmetauscher 16b. Sobald der Temperaturfühler 17b einen Temperaturabfall feststellt wird die Pumpe 4 gestartet. Der Bedarfssensor 18 kann helfen eine einsetzende starke Warmwasserentnahme zu detektieren und die Pumpe 4 sofort, ggf. mit voller Leistung, zu starten, ggf. auch schon bevor der Temperaturfühler 17b zu kaltes Trinkwasser detektiert. Die Pumpe 4 könnte auch vorteilhaft an anderer Stelle im Heizungsvorlauf 1 oder Heizungsrücklauf 2 angeordnet sein, wobei dann eine längere Kommunikationsverbindung zwischen der Steuerungseinheit 13 und der Pumpe 4 notwendig wäre. Das zunächst kalte Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1 wird von der Thermoweiche 19 nach links über den Heizungsrücklauf 2 zur Zentralheizung geleitet. Dieser Vorgang könnte vorteilhaft durch eine weitere, ggf. starke, Pumpe 4 in der Nähe der Zentralheizung 14 unterstützt werden; dies gilt auch für die anderen erfindungsgemäßen Systeme. Sobald warmes Heizungswasser bei der Thermoweiche 19 ankommt, wird dies zu den Wärmetauschern 16b und 16a geleitet, wo es zuerst in den Wärmetauscher 16b strömt. Der Wärmetauscher 16b ist zu diesem Zeitpunkt bereits zum Teil mit zu kaltem Trinkwasser gefüllt, in dieser 6 auf der Seite zum Wärmetauscher 16a. Das zu diesem Zeitpunkt aber noch im Wärmetauscher 16b, vorzugsweise einem Plattenwärmetauscher, vorhandene warme Heizungs- und Trinkwasser, in dieser 6 auf der Seite zum thermostatischen Mischer 15, ist aber hinreichend viel und hinreichend warm, um mit dem gerade ankommenden warmen Heizungswasser eine durchgehende Warmwasserentnahme zu gewährleisten. Die Pumpe 4 fördert so lange weiteres warmes Heizungswasser durch die Wärmetauscher 16b und 16a, bis der Temperaturfühler 17a hinreichend warmes Heizungswasser detektiert. Vorteilhaft wäre eine stufenlose Steuerung der Pumpe 4.
Die Pumpe 4 kommt also wieder zum Stehen, wenn kein warmes Wasser mehr entnommen wird und die Wärmetauscher 16a und 16b vollständig mit warmem Wasser gefüllt sind. Das Wasser im Heizungsrücklauf 2 bleibt immer kalt oder nahezu kalt, verliert somit auch keine Wärmeenergie. Der Heizungsvorlauf 1 wird mit warmem Heizungswasser gefüllt, was darin stehend abkühlt. Dies ist aber ein Vorgang der selten stattfindet, da kleine Warmwasserentnahmen an der Warmwasserentnahmestelle 12 wegen der bereitstehenden Puffermenge nicht jedesmal zu einem Nachströmen warmen Heizungswassers führen. Somit sind diese Wärmeverluste des Heizungsvorlaufs 1 gegenüber Wärmeverlusten von Zirkulationssystemen sehr deutlich reduziert.
Anstelle der zwei separaten Wärmetauscher 16a und 16b, bzw. der sogar im Text erwähnten drei separaten Wärmetauscher, kann auch ein großer Wärmetauscher angeordnet werden. Die Temperaturfühler 17a und 17b werden dann an geeigneter Stelle an, bzw. in dem Wärmetauscher angeordnet.
Mit der Bezugsziffer 11.6 ist schematisch dargestellt, welche bei den Wärmetauschern 16a und 16b angeordneten Bestandteile des Systems wenigstens unter den Begriff der ”Wärmetauscherstation” gem. dieser 6 fallen.
In 7 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems gezeigt. In dieser 7 wird gezeigt, wie mehr als eine Warmwasserentnahmestelle 12 mit angeordneten erfindungsgemäßen Wärmetauschern 16 von einer Zentralheizung 14 mit warmer Wasser versorgt werden können. Im Heizungsvorlauf 1c und im Heizungsrücklauf 2c zirkuliert in dieser 7 permanent warmes Heizungswasser. Heizungsvorlauf 1c und Heizungsrücklauf 2c stellen somit in dieser 7 zusammen mit der Zentralheizung 14 den Teil des Systems zur Bereitstellung warmen Heizungswassers dar, welcher in den vorherigen Figuren durch die Zentralheizung 14 alleine ermöglicht wurde. Die erfindungsgemäße Wärmetauschereinheit bei der Warmwasserentnahmestelle 12a entspricht in Aufbau und Arbeitsweise dem System gem. 6, zur besseren Übersichtlichkeit ohne thermostatischem Mischer, und die erfindungsgemäße Wärmetauschereinheit bei der Warmwasserentnahmestelle 12b entspricht in Aufbau und Arbeitsweise dem System gem. 5. Dadurch soll stellvertretend gezeigt werden, dass auch unterschiedliche erfindungsgemäße Systeme als Teil eines Gesamtsystems nebeneinander arbeiten können. Auch können entsprechende erfindungsgemäße Systeme an den Heizungsvorlauf 1c und Heizungsrücklauf 2c angeschlossen werden, obgleich andere Warmwasserentnahmestellen 12, wie in dieser 7 die Warmwasserentnahmestelle 12c mit dem Wärmetauscher 16d, als Unterzirkulationssysteme von diesen abzweigen. Damit wird für die Praxis eines Mehrfamilienhauses gezeigt, dass auch einzelne Parteien ein energiesparendes System für die Versorgung ihrer Wohnung an ein zentrales Zirkulationssystem anschließen können.
Ein solches System gem. dieser 7 könnte außerdem auch nahezu beliebig viele Warmwasserentnahmestellen 12 mit entsprechenden Systemen versorgen.
Der Hauptteil des Zirkulationssystems, bestehend aus dem Heizungsvorlauf 1c und Heizungsrücklauf 2c, ist in den betreffenden Gebäuden üblicherweise verhältnismäßig kurz, da nur die Geschosshöhen überwunden werden müssen. Allerdings addieren sich die von den Hauptleitungen abgehenden Leitungen der Untersysteme zu einer gewaltigen Länge an Warmwasserleitungen, mit den entsprechenden Wärmeenergieverlusten. Und dort setzen die erfindungsgemäßen Systeme an und wirken entsprechend energiesparend.
Durch das relativ geringe Volumen der von den Hauptleitungen abgehenden Unterleitungen sind auch relativ geringe Volumina für die Wärmetauscher 16 und Behälter 5 notwendig.
In 8 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems gezeigt. Die Wärmetauscherstationen 11.6 und 11.5 zu den Warmwasserentnahmestellen 12a und 12b sind hier beispielhaft identisch mit denen gem. 7. Anders als in 7 werden in dieser 8 aber der Heizungsvorlauf 1c und der Heizungrücklauf 2c nicht permanent mit warmem Wasser durchströmt. Vielmehr startet die Pumpe 4c nur dann, wenn der Bedarfssensor 18c auch ein Strömen von warmem Heizungswasser feststellt. Dieses Strömen wird bei Bedarf durch die anderen Pumpen 4a oder 4b ausgelöst, wodurch die Pumpe 4c ebenfalls gestartet wird. Gemeinsam befördern die Pumpen 4a und 4c das Wasser besonders rasch in Richtung Thermoweiche 19a, oder die Pumpen 4b und 4c in Richtung Thermoweiche 19b.
Warmwasserentnahmestellen mit einfacher Wärmetauscherstation, so wie die Warmwasserentnahmestelle 12c mit dem Wärmetauscher 16d in 7, sind grundsätzlich ebenfalls möglich. Allerdings benötigt der Bedarfssensor 18c irgendein Signal um die Pumpe 4c zu starten. Wenn keine andere Pumpe dies hilfsweise machen kann, so müsste ein entsprechendes Signal unmittelbar von der Wärmetauscherstation zur Steuerungseinheit 13c übertragen werden.
In 7 brauchen die Wärmetauscher 16b und 16c, ebenso wie Behälter 5, zusammen mit der Förderleistung der Pumpen und der Heizungswassertemperatur, nur auf die Heizungsvorläufe 1a, bzw. 1b, abgestimmt werden. In dieser 8 muss entsprechend auch noch der Teil des Heizungsvorlaufs 1c bis zum Abzweig des Heizungsvorlaufs 1a, bzw. 1b, berücksichtigt werden.
Ein System gem. 7 eignet sich besonders dann, wenn im Hauptstrang permanent warmes Heizungswasser zirkuliert, wohingegen ein System gem. dieser 8 sich besonders dann eignet, wenn auch der Hauptstrang nur bei Bedarf mit warmer Wasser gefüllt werden braucht. Somit ist ein System gem. der 7 vorzugsweise für die Zeiträume der Heizperiode geeignet, während ein System gem. dieser 8 vorzugsweise für die Zeiträume außerhalb der Heizperiode eingesetzt werden sollte. Da die Wärmetauscherstationen 11.5 und 11.6 der 7 sich im Aufbau nicht von den Wärmetauscherstationen 11.5 und 11.6 dieser 8 unterscheiden brauchen, sind sie auch für beide Arten von Systemen einsetzbar. Lediglich die notwendige, bzw. die zur Verfügung stehende Puffermenge unterscheidet sich. Somit kann ein System vergleichbar der beiden 7 und 8 ggf. so ausgelegt werden, dass alle Wärmetauscherstationen 11 und die Steuerungseinheit 13c bei der Zentralheizung 14 sich zeitgleich von ”Heizperiode” auf ”keine Heizperiode”, und umgekehrt, umstellen, bzw. umgestellt werden.
In 9 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems gezeigt. In dieser 9 stellt 1c den Hauptstrang des Heizungsvorlaufs und 2c den Hauptstrang des Heizungsrücklaufs dar. An diese Hauptstränge sind die Nebenstränge zu den Wärmetauscherstationen 11.2 und 11.4 angeschlossen. Hier sind zur besseren Übersichtlichkeit nur zwei Wärmetauscherstationen angeordnet. Es können aber nahezu beliebig viele Wärmetauscherstationen angeordnet werden. Auch sind in dieser 9 beispielhaft zwei verschiedene Arten von Wärmetauscherstationen angeordnet. Damit soll gezeigt werden, dass auch unterschiedliche Arten von Wärmetauscherstationen in einem System nebeneinander eingesetzt werden können.
Am Heizungsvorlauf 1c ist in der Nähe der Zentralheizung 14 ein Bedarfssensor 18c angeordnet. Dieser Bedarfssensor 18c ist aber nur dann notwendig, wenn Heizungsvorlauf 1c und Heizungsrücklauf 2c nicht als permanente Zirkulation arbeiten und trotzdem die Pumpe 4c im Heizungsvorlauf 1c, wie in dieser 9 gezeigt, oder im Heizungsrücklauf 2c angeordnet ist. Bei Systemen ohne permanente Heizungswasserzirkulation in den Hauptsträngen bringt die Anordnung der Pumpe 4c den Vorteil, dass die Arbeit der Pumpen 4a und 4b bei den Wärmetauscherstationen ggf. unterstützt wird, wodurch diese nicht so stark ausgelegt werden brauchen. Wenn eine der Pumpen 4a oder 4b Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1c zu der jeweiligen Wärmetauscherstation befördern, so stellt der Bedarfssensor 18c dies für die Steuerungseinheit 13c fest, welche wiederum die Pumpe 4c zur Unterstützung der anderen Pumpe 4a oder 4b, oder 4a und 4b, startet. Wird nur warmes Heizungswasser bei Bedarf in den Heizungsvorlauf 1c gepumpt, so müssen die Wärmetauscherstationen 11.2 und 11.4 so ausgelegt werden, dass ihr Vorrat an Wärmeenergie die Dauer bis zum Ankommen warmen Heizungswassers aus der Zentralheizung bei der betreffenden Wärmetauscherstation 11.2 oder 11.4 überbrücken kann.
Zirkuliert hingegen permanent hinreichend viel warmes Heizungswasser durch den Heizungsvorlauf 1c und Heizungsrücklauf 2c, so braucht der Wärmeenergievorrat der Wärmetauscherstation 11.2 und 11.4 nur die Dauer bis zum Ankommen warmen Heizungswassers aus dem Heizungsvorlauf 1c überbrücken.
Sind die Wärmetauscherstation 11.2 und 11.4 so ausgelegt, dass sie auch die Dauer bis zum Ankommen warmen Heizungswassers aus der Zentralheizung 14, also nur im Bedarfsfall, überbrücken können, so kann das gesamte System auch in Abhängigkeit von dem Heizbedarf des Gebäudes betrieben werden. Zirkuliert sowieso permanent Heizungswasser durch den Heizungsvorlauf 1c und Heizungsrücklauf 2c weil dieses warme Heizungswasser auch zum Heizen des Gebäudes benötigt wird, so sind die Wärmetauscherstationen 11.2 und 11.4 dazu erst recht in der Lage. Ggf. kann die Puffermenge in den Wärmetauscherstationen entsprechend größer gewählt werden, so dass die Pumpen 4a oder 4b erste später bzw. seltener warmes Heizungswasser vom Heizungsvorlauf 1c zur jeweiligen Wärmetauscherstation befördern müssen. Eine entsprechende Schaltung für ”Sommerbetrieb” könnte an den Steuerungseinheiten 13a, 13b und 13c vorgesehen werden, welche dann auch zeitgleich entsprechend umgeschaltet werden, ggf. auch automatisch immer zum gleichen Zeitpunkt bei allen, oder zentral gesteuert über eine Kommunikationsverbindung.
Das Thermoventil 22a zwischen Heizungsvorlauf 1c und Heizungsrücklauf 2c ist nur optional. Wenn beispielsweise bei einer Heizungswassertemperatur von 60°C in der Zentralheizung 14 dieses Thermoventil 22a auf 50°C eingestellt ist, so ist im Falle einer permanenten Zirkulation in den Hauptsträngen das Heizungswasser im Heizungsrücklauf 2c oben ca. 50°C und kurz vor der Zentralheizung ca. 42°C warm. Durch die etwas niedrigere Heizungswassertemperatur im Heizungsrücklauf 2c wird somit Wärmeenergieverlust leicht reduziert.
Von wesentlich größerem Vorteil ist dieses Thermoventil 22a aber in dem Fall, dass nur bei Bedarf warmes Heizungswasser von der Zentralheizung 14 zu den Wärmetauscherstationen strömt und dabei auch von der Pumpe 4c, vorzugsweise nur anfänglich, unterstützend befördert wird. In diesem Fall bleibt der Heizungsrücklauf 2c nahezu nur mit kaltem Heizungswasser gefüllt. Wären nur diese beiden Wärmetauscherstationen 11.2 und 11.4 am Heizungsvorlauf 1c und Heizungsrücklauf 2c angeordnet, so wäre überhaupt keine direkte Verbindung zwischen diesen erforderlich. Das Heizungswasser würde immer über Wärmetauscherstationen vom Heizungsvorlauf 1c in den Heizungsrücklauf 2c gelangen. Am Heizungshauptstrang sind aber in der Praxis noch zahlreiche weitere Verbraucher, wie beispielsweise Heizkörper, angeschlossen, welche hier nur zur besseren Übersichtlichkeit weggelassen wurden. Weitere Thermoventil in den Heizungsrückläufen 2a und 2b vor der Verbindung mit dem Heizungsrücklauf 2c könnten ebenfalls vorteilhaft angeordnet werden um zusätzlich zu gewährleisten, dass warmes Heizungswasser in den Heizungsrücklauf 2c gelangen kann, obgleich dies durch die Arbeitsweise der Wärmetauscherstationen 11.2 und 11.4 bei korrekter Dimensionierung prinzipiell bereits gewährleistet ist.
Die Wärmetauscherstation 11.2 arbeitet wie zu 2 erläutert. Entsprechend ist nach dem Ende einer Arbeitsphase sowohl im Heizungsvorlauf 1a, als auch im Heizungsrücklauf 2a kein warmes Heizungswasser mehr, da es durch kaltes bzw. kühleres ersetzt wurde. Das Volumen des Warmwasserreservoirs 20a darf das Volumen des Heizungsvorlaufs 1a nicht übertreffen, da sonst ggf. kaltes Heizungswasser störend zu einem unerwünschten Zeitpunkt in den Heizungsvorlauf 1c gelangen könnte. Pumpenleistung und Wärmetauscher müssen entsprechend ausgelegt werden.
Die Wärmetauscherstation 11.4 ist ebenfalls gem. 4 aufgebaut, wobei vorzugsweise folgende Modifizierungen der Arbeitsweise für die Steuerungseinheit 13b beispielhaft genutzt werden sollte: Ist die Puffermenge an warmem Heizungswasser im Behälter 5 aufgebraucht, der Kolben 6b hat also den Pufferpegel 28 erreicht, so öffnet das Ventil 9a und das Ventil 10c schließt. Die Pumpe 4b befördert nun auch warmes Heizungswasser aus oder über den Heizungsvorlauf 1c in den Heizungsvorlauf 1b und durch diesen weiter zur Thermoweiche 19b. Aber auch jetzt befördert die Pumpe 4b nur so viel oder so lange warmes Heizungswasser in die Heizungswasserseite 24c des Wärmetauschers 16c, wie gerade noch hinreichend warmes Heizungswasser vom Temperaturfühler 17c detektiert wird. Dies ist natürlich u. a. abhängig von der Warmwasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12b. Durch dieser Steuerung ist nur nahezu kaltes Heizungswasser im Heizungsrücklauf 2b, wodurch auch kein warmes Heizungswasser in den Heizungsrücklauf 2c gelangt. Im nächsten Arbeitsschritt, inzwischen wird warmes Heizungswasser von der Thermoweiche 19b nach rechts unmittelbar zur Pumpe 4b geleitet, öffnen die Ventile 9b und 10c, und schließt das Ventil 10a. Dadurch wird das Warmwasserreservoir 20b gefüllt, was aber durch Ventilschließung wieder unterbrochen wird, sobald der Differenzpegel 27 vom Kolben 6b erreicht wird. Auch das bei diesem Vorgang aus dem Kaltwasserreservoir 21b in den Heizungsrücklauf 2b geströmte Heizungswasser ist kalt oder nahezu kalt. Der Differenzpegel 27 ist so gewählt bzw eingestellt, dass das Kaltwasserreservoir 21b dann vorzugsweise noch so viel, aber auf keinen Fall mehr, kaltes Wasser bevorratet, wie es dem Leitungsinhalt des Heizungsvorlaufs 1b entspricht. Im nächsten Arbeitsschritt startet die Pumpe 4b erneut und befördert die gleiche Menge warmen Heizungswassers durch den Wärmetauscher 16c in den Heizungsrücklauf 2b. Sind Heizungsvorlauf 1b und Heizungsrücklauf 2b etwa gleich groß, so gelangt kein warmes Heizungswasser in den Heizungsrücklauf 2c. Hat der Heizungsrücklauf 2b aber ein kleineres Volumen, so gelangt doch etwas warmes Heizungswasser in den Heizungsrücklauf 2c. Durch das vom Thermoventil 22a gehemmte Zirkulieren in den Heizungshauptsträngen 1c und 2c ist dies aber kaum nachteilig, da als nächstes dieses warme Heizungswasser von der Pumpe 4b nun in umgekehrter Richtung durch den Wärmetauscher 16c befördert wird, und zwar durch das geöffnete Ventil 10a in das Warmwasserreservoir 20b, welches dadurch vorzugsweise vollständig mit warmer Heizungswasser gefüllt wird. Das kalte Heizungswasser aus dem Kaltwasserreservoir 21b gelangt nun durch das geöffnete Ventil 9c in den Heizungsvorlauf 1b, wobei dieses kalte Heizungswasser nun das warme Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1b in den Heizungsvorlauf 1c verdrängt. Heizungsvorlauf 1b und Heizungsrücklauf 2b sind somit mit kaltem Heizungswasser gefüllt und können keine Wärmeenergie verlieren. Die Wärmetauscherstation 11.4 ist immer noch mit einem hinreichenden Vorrat an Wärmeenergie ausgestattet.
Optional ist zwischen Heizungsvorlauf 1c und Heizungsrücklauf 2c ein Ventil 9d anordbar. Zusammen mit einer Pumpe 4c welche auch in umgekehrter Richtung Heizungswasser befördern kann, kann, wenn ein soches Ventil 9d angeordnet und geöffnet ist, abschließend auch das warme Heizungswasser des Heizungsvorlauf 1c wieder in die gut isolierte Zentralheizung 14 gepumpt werden. Von oben strömt kaltes Heizungswasser aus dem Heizungsrücklauf 2c in den Heizungsvorlauf 1c und nahezu kaltes Heizungswasser aus dem kälteren unteren Teil der Zentralheizung 14 in den Heizungsrücklauf 2c. Sobald kaltes Heizungswasser beim Temperaturfühler 17d ankommt, stoppt die Pumpe 4c dieses Rückwärtspumpen. Nun ist auch im Heizungsvorlauf 1c kaltes und im Heizungsrücklauf 2c nahezu kaltes Heizungswasser, welches somit wiederum keine weiteren Wärmeenergieverluste bei den Heizungsleitungen verursachen kann.
Bei Zentralheizungen 14, bei denen ein Rückwärtsströmen des Heizungswassers durch Rückflussverhinderer unterbunden wird, kann ein separater Auffangbehälter das rückwärts strömende warme Heizungswasser aufnehmen und dafür kaltes Wasser in den Heizungsrücklauf 2c lassen.
In 10 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems gezeigt. Auch bei dieser 10 ist im Behälter 5 eine Puffermenge an Wärmeenergie bevorratet. Die Pumpe 4 hat nur eine Förderrichtung und ersetzt ggf. im Heizungsvorlauf 1 stehendes warmes Heizungswasser durch kaltes Heizungswasser.
In der Ausgangslage ist das Warmwasserreservoir 20 des Behälters 5 vollständig mit warmem Heizungswasser gefüllt, der Kolben 6 somit ganz rechts. Im Heizungsvorlauf 1 und Heizungsrücklauf 2 befindet sich kaltes Heizungswasser, wodurch dort auch keine Wärmeenergieverluste stattfinden können. Die Pumpe 4 ruht und das Heizelement 7 sorgt für eine Kompensation des Wärmeenergieverlustes aus der thermischen Isolierung 23 der Wärmetauscherstation 11.10.
Sobald der Bedarfssensor 18 eine Warmwasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12 feststellt, oder aber der Temperaturfühler 17 einen Temperaturrückgang aufgrund der Wärmeenergieabgabe an das nachströmende kalte Trinkwasser, startet die Pumpe 4 und befördert Wasser aus dem Heizungsvorlauf 1 in Richtung Thermoweiche 19. Dort wird es, da dieses Wasser kalt ist, nach links ins Kaltwasserreservoir 21 des Behälters 5 befördert, der Kolben 6 wandert nach rechts, warmes Heizungswasser aus dem Warmwasserreservoir 20 strömt durch das geöffnete Ventil 10a weiter durch die Heizungswasserseite 24 des Wärmetauschers 16. Dieses Fördern der Pumpe 4 wird vorzugsweise nach der Temperatur des Temperaturfühlers 17 reguliert, vorzugsweise stufenlos, so dass kein warmes Heizungswasser in den Heizungsrücklauf 2 gelangt, aber im Wärmetauscher 16 immer hinreichend viel Wärmeenergie vom Heizungswasser an das Trinkwasser abgegeben werden kann. Das kalte Heizungswasser strömt vom Wärmetauscher 16 in den Heizungsrücklauf 2 und aus diesem durch das geöffnete Ventil 10b in den Heizungsvorlauf 1 und weiter zur Pumpe 4. Es besteht somit bis zu diesem Zeitpunkt ein Kreislauf an kaltem Heizungswasser.
Wenn der Kolben 6 den Pufferpegel 28 erreicht, was durch den Füllstandssensor 29b festgestellt wird, schließt die Steuerungseinheit 13 das Ventil 10b und öffnet das Ventil 9b. Diese Signalübertragung zwischen der Steuerungseinheit 13 und den etwas entfernt angeordneten Ventilen 9b und 10b kann ggf. auch, beispielsweise mit Hilfe einer kleinen Steuerungseinheit bei diesen Ventilen, als Signal über das normale Stromnetz des Gebäudes realisiert werden. Durch diese Ventilschaltungen strömt nun kaltes Heizungswasser aus dem Heizungsrücklauf 2 in die Zentralheizung und warmes Heizungswasser in den Heizungsvorlauf 1. Kommt dieses warme Heizungswasser bei der Thermoweiche 19 an, so wird dies von der Thermoweiche nach rechts geleitet. Zu diesem Zeitpunkt ist das warme Heizungswasser im Warmwasserreservoir 20 noch nicht vollständig oder gerade erst vollständig entnommen worden. Somit wird der Wärmetauscher 16 durchgehend mit hinreichend viel und hinreichend warmem Heizungswasser versorgt.
Wenn das Wärmetauscher 16 keine weitere Wärmeenergie benötigt, was der Temperaturfühler 17 durch einen entsprechenden Temperaturanstieg für die Steuerungseinheit 13 feststellen kann, so wird Ventil 10a geschlossen, Ventil 9a geöffnet und die Pumpe 4 befördert das warme Heizungswasser nun in das Warmwasserreservoir 20. Dieser Vorgang wird aber nur so lange durchgeführt, bis der Kolben 6 den Differenzpegel 27 erreicht, was der Füllstandssensor 29a feststellt. Wird auch weiterhin kein warmes Heizungswasser im Wärmetauscher 16 benötigt, so schalten die Ventile 9b und 10b wieder in ihren Ruhezustand, d. h. Ventil 9b ist geschlossen und Ventil 10b geöffnet. Die Pumpe 4 befördert auch jetzt das warme Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1 in das Warmwasserreservoir 20, der Kolben 6 wandert nach links, das kalte Heizungswasser aus dem Kaltwasserreservoir 21 strömt in den Heizungsrücklauf 2 und weiter durch das Ventil 10b in den Heizungsvorlauf 1. Dort schiebt es das warme Heizungswasser vor sich her in Richtung Pumpe 4. Wenn das warme Heizungswasser im Heizungsvorlauf 1 vollständig durch kaltes Heizungswasser ersetzt wurde, kommt auch wieder kaltes Heizungswasser bei der Thermoweiche 19 an. Dieses wird von der Thermoweiche 19 nun wieder nach links geleitet und strömt durch das immer noch geöffnete Ventil 9a unmittelbar in den Heizungsrücklauf 2.
Die Pumpe 4 kann nach kurzer Zeit wieder stoppen. Alternativ zu einer kurzen zeitlichen Vorgabe für diesen Pumpevorgang kann im Heizungsvorlauf 1 auch ein weiterer Temperaturfühler angeordnet werden. Oder im Kaltwasserreservoir 21 wird ein weiterer Füllstandssensor ganz links angeordnet. Dieser kann feststellen, wenn das Kaltwasserreservoir 21 vollständig entleert ist und die Pumpe 4 wird von der Steuerungseinheit 13 gestoppt. Dies hätte den Vorteil, dass ein ggf. kleiner Überschuss an warmem Heizungswasser im Heizungsvorlauf 1 dort stehen bleibt und in einem Zeitraum danach, bevor es zu sehr ausgekühlt ist, bei einer erneuten Warmwasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12 noch genutzt werden kann.
Da zwischen der Steuerungseinheit 13 der Wärmetauscherstation 11.10 und den Ventilen bei der Zentralheizung 14 eine elektronische Verbindung besteht oder irgendeine Kommunikation stattfinden muss, kann die Pumpe 4 auch in der Nähe der Zentralheizung 14 angeordnet werden.
Wird nur ein Teil der Puffermenge aus dem Behälter 5 entnommen und steht dadurch kaltes Heizungswasser über einen längeren Zeitraum im Kaltwasserreservoir 21, so kann ggf. eine deutliche Erwärmung dieses Wassers durch die Abwärme aus dem Warmwasserreservoir 20, dem Wärmetauscher 16 oder des Heizelementes 7 stattfinden. Ist das Wasser im Kaltwasserreservoir 21 hinreichend warm geworden, so öffnet das Thermoventil 22. Wird im Wärmetauscher 16 wieder ein Wärmeenergienachschub benötigt, so kann dieses warme Wasser im Kaltwasserreservoir 21 zunächst auch dafür genutzt werden; der Kolben 6 bewegt sich somit zunächst nicht. Erst wenn das Kaltwasserreservoir 21 entsprechend abgekühlt ist, schließt das Thermoventil 22 und der Kolben 6 bewegt sich wieder nach rechts.
Strömt warmes Heizungswasser aus der Zentralheizung 14 zur Wärmetauscherstation 11.10, so kann das Heizelement 7 abgeschaltet werden, denn es wird der Wärmetauscherstation 11.10 hinreichend viel Wärmeenergie zugeführt, welche in der Regel von der Zentralheizung 14 kostengünstiger bereit gestellt werden kann.
In 11 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems gezeigt. Dieses System zeigt beispielhaft die Anordnung der Behälter 5a, 5b und 5c am Hauptstrang des Heizungsvorlaufs 1e, bestehend aus den Unterabschnitten 1ea, 1eb, 1ec und 1ed. Diese Behälter 5a bis 5c bevorraten warmes Heizungswasser in ihren Warmwasserreservoirs 20a bis 20c. Aus diesen Warmwasserreservoirs 20a bis 20c beziehen die jeweils dazugehörigen Wärmetauscherstationen 11.5a bis 11.5c zunächst ggf. notwendiges warmes Heizungswasser. Dadurch brauchen die Wärmetauscherstationen 11.5a bis 11.5c bei einsetzendem Bedarf an warmem Heizungswasser nur den jeweilen dazugehörigen Heizungsvorlauf 1a bis 1c überbrücken, weshalb deren Vorrat an warmem Heizungswasser kleiner ausgelegt werden kann. In dieser 11 ist jedem Behälter 5a bis 5c nur jeweils eine Wärmetauscherstation 11.5a bis 11.5c nachgeordnet, aber nur aufgrund der besseren Übersichtlichkeit. Grundsätzlich können jedem Behälter 5 nahezu beliebig viele Wärmetauscherstationen nachgeordnet oder bei diesen angeordnet werden. Denn der Vorrat an warmem Heizungswasser in den Warmwasserreservoirs 20 der Behälter 5 sind zur Überbrückung des davor – und nicht des dahinter – angeordneten Heizungsvorlaufs 1 notwendig und dafür ausgelegt. So muss das Warmwasserreservoir 20a den Leitungsinhalt an kaltem Heizungswasser des Heizungsvorlaufs 1ea überbrücken können, das Warmwasserreservoir 20b den Leitungsinhalt an kaltem Heizungswasser des Heizungsvorlaufs 1eb und das Warmwasserreservoir 20c den Leitungsinhalt an kaltem Heizungswasser des Heizungsvorlaufs 1ec plus 1ed. Die Wärmetauscherstationen 11.5a bis 11.5c entsprechen in Aufbau und Arbeitsweise der Wärmetauscherstation 11.5 gem. 5. Da der detailierte Aufbau und die Arbeitsweise in/zu 5 gezeigt und erläutert werden, wird hier zur besseren Übersichtlichkeit darauf verzichtet. Die Wärmetauscherstation 11.5a muss den Leitungsinhalt an kaltem Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1a überbrücken können, die Wärmetauscherstation 11.5b muss den Leitungsinhalt an kaltem Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1b überbrücken können, etc.. Für die Wärmetauscherstation 11.5d kann auf einen vorgeordneten Behälter 5 verzichtet werden, da sie nahe bei der Zentralheizung 14 angeordnet ist.
In der Ausgangslage sind alle Heizungsvorläufe 1 und alle Heizungsrücklaufe 2 mit kaltem Heizungswasser gefüllt, alle Warmwasserreservoirs 20 – am Hauptstrang und in den Wärmetauscherstationen 11.5 – mit warmem Wasser gefüllt und alle Pumpen, also die Pumpe 4 und die Pumpen der Wärmetauscherstationen 11.5 ruhen.
Wird beispielsweise an der Warmwasserentnahmestelle 12c warmes Wasser entnommen, so nutzt die Wärmetauscherstation 11.5c ggf. zunächst ihre eigene Puffermenge an Wärmeenergie/an warmer Wasser, wie zu 5 erläutert. Erst wenn diese aufgebraucht ist befördert die Pumpe der Wärmetauscherstation 11.5c das warme Wasser aus dem Warmwasserreservoir 20c in den Heizungsvorlauf 1c, und zwar so zügig, dass das warme Heizungswasser rechtzeitig ankommt, damit eine ununterbrochene Warmwasserentnahme gewährleistet ist. Das kalte Heizungswasser der Wärmetauscherstation 11.5c befördert sie dabei in den Heizungsrücklauf 2c. Durch diesen Pumpevorgang strömt das kalte Heizungswasser aus dem Heizungsrücklauf 2c in den Heizungsrücklauf 2e, weiter durch die Pumpe 4 in die Zentralheizung 14 und warmes Heizungswasser aus der Zentralheizung 14 in den Heizungsvorlauf 1ed und 1ec; das zuvor darin befindliche kalte Heizungswasser strömt vor dem warmer Heizungswasser, durch die Thermoweiche 19c geleitet, in das Kaltwasserreservoir 21c. Das Kaltwasserreservoir 21c füllt sich und das Warmwasserreservoir 20c leert sich, der Kolben 6c gleitet also nach rechts. Bevor das Warmwasserreservoir 20c vollständig entleert ist, ist auch das warme Heizungswasser aus der Zentralheizung 14 bei der Thermoweiche 19c angekommen, da die Größe des Warmwasserreservoirs 20c auf den Leitungsinhalt des Heizungsvorlaufs 1ec plus 1ed abgestimmt ist, wie oben erläutert.
Durch diesen Pumpevorgang der Pumpe der Wärmetauscherstation 11.5c spricht der Bedarfssensor 18 an und die Steuerungseinheit 13 startet die Pumpe 4. Somit wird die Beförderung des warmen Heizungswassers zur Wärmetauscherstation 11.5c noch beschleunigt, bzw. unterstützt. So braucht die Pumpe der Wärmetauscherstation 11.5c nicht so stark ausgelegt werden, was die Verwendung kleiner und leiser Pumpen begünstigt. Bei der Zentralheizung 14 gibt es in der Regel kein Platz- und Lärmproblem.
Bei Verwendung einer besonders leistungsstarken Pumpe 4 ergibt sich ein weiterer Vorteil. Da die Wärmetauscherstation, hier beispielhaft die Wärmetauscherstation 11.5c, nur kaltes Heizungswasser in den Heizungsrücklauf 2c durchlässt – die zu 5 erläuterte Steuerung kann ggf. über die Pumpensteuerung hinaus durch Ventilsteuerungen entsprechend regulierend eingreifen – strömt ggf. mehr warmes Heizungswasser aus der Zentralheizung 14 in den Heizungsvorlauf 1ed und 1ec, als zur Wärmetauscherstation 11.5c durchgelassen, also von dieser benötigt, wird. Durch den Einsatz einer entsprechend starken Pumpe 4 können kleinere Behälter 5 zum Einsatz kommen, da schneller warmes Heizungswasser bei den Behältern 5 ankommt.
Die überschüssige Warmwassermenge füllt, durch die Pumpe 4 befördert, das Warmwasserreservoir 20c. Das Kaltwasserreservoir 21c leert sich über den Heizungsrücklauf 2e und die Pumpe 4 in die Zentralheizung 14. Sobald das Kaltwasserreservoir 21c vollständig entleert ist, verschließt der ganz links angekommene Kolben 6c den Wasserausgang vom Kaltwasserreservoir 21c in den Heizungsrücklauf 2e. So versucht das warme Heizungswasser nicht am Kolben 6c vorbei in das Kaltwasserreservoir 21c zu strömen. Noch wichtiger ist dieser Vorgang des Verschließens des Wasserausgangs vom Kaltwasserreservoir zum Heizungsrücklauf aber für die nachgeordneten und gleichartigen Behälter 5. Denn ein, wie zuvor erläutert, durch die Pumpe 4 verursachte Überschuss an warmer Heizungswasser kann so nicht ungewollt aus dem Warmwasserreservoir 20c über den Heizungsvorlauf 1eb zu dem nachgeordneten Behälter 5b strömen. Es bleibt somit, wenn nur aus dem Warmwasserreservoir 20c warmes Heizungswasser entnommen wurde, bei dem Verbleib von kaltem Heizungswasser im Heizungsvorlauf 1eb, wodurch dort keine unerwünschten Wärmeverluste generiert werden.
Spricht der Bedarfssensor 18 nicht mehr an, weil sowohl das Warmwasserreservoir 20c vollständig gefüllt ist, als auch die Wärmetauscherstation 11.5c kein warmes Heizungswasser mehr benötigt, so stoppt die Pumpe 4 wieder. Das warme Heizungswasser in den Heizungsvorläufen 1ed, 1ec und 1c bleibt dort stehen und kühlt aus.
Die dadurch verursachten Wärmeverluste sind aber deutlich geringer als die Wärmeverluste von permanent zirkulierenden Heizungswassersystemen, was insbesondere außerhalb der Heizperiode zum Tragen kommt.
Der Behälter 5c und der Behälter der Wärmetauscherstation 11.5c sind vollständig mit warmer Heizungswasser gefüllt, wodurch auch wieder eine vollständige Puffermenge bereit steht. Kommt es nach kurzer Zeit wieder zu einer Warmwasserentnahme bei der Warmwasserentnahmestelle 12c, so kann das noch nicht zu sehr ausgekühlt warme Heizungswasser in den Heizungsvorläufen noch genutzt werden. Die Heizungsrücklaufe ec und 2e wurden nie mit warmem Heizungswasser gefüllt, können demnach auch keine Wärmeenergie verlieren.
Wird bei einem der nachgeordneten Warmwasserreservoirs 20b oder 20a warmes Heizungswasser entnommen, so strömt automatisch und zeitgleich warmes Heizungswasser aus allen jeweils vorgeordneten Warmwasserreservoirs und der Zentralheizung in den diesen nachgeordneten Abschnitt des Heizungsvorlaufs 1e. Auch dadurch spricht wieder der Bedarfssensor 18 an, wodurch die Steuerungseinheit 13 wieder die Pumpe 4 startet, wie bereits zuvor erläutert. Da nun bei allen Behältern 5a am Hauptstrang, bei denen warmes Heizungswasser aus dem Warmwasserreservoir 20 entnommen wurde, die Kaltwasserreservoirs 21 nicht mehr ganz leer und die jeweiligen Kolben 6 deshalb nicht mehr ganz links am Anschlag sind, kann bei diesen Behältern 5 auch kaltes Wasser aus dem Kaltwasserreservoir 21 in den Heizungsrücklauf 2e strömen. Denn die Kolben 6 dieser Behälter 5 verschließen nun nicht mehr den Ausgang vom Kaltwasserreservoir 21 zum Heizungsrücklauf 2e, wie bereits zuvor erläutert. Somit kann kaltes Wasser aus dem jeweiligen davor angeordneten Abschnitt des Heizungsvorlaufs 1e durch das Kaltwasserreservoir 21 in den Heizungsrücklauf 2e strömen und dadurch das Nachströmen von warmem Heizungswasser uneingeschränkt ermöglichen. Kommt in der Folge warmes Wasser durch den Heizungsvorlauf 1e bei den Thermoweichen 19 der betroffenen Behälter 5 an, so kann dieses, von der Thermoweiche 19 ins Warmwasserreservoir 20 geleitet, weiter in den nachgeordneten Heizungsvorlauf 1e strömen. Dies ist somit aber nur bis zum letzten Behälter 5 am Heizungsvorlauf 1e möglich, aus dessen Warmwasserreservoir 20 zuvor warmes Wasser entnommen wurde. Dadurch wird auch nur der Teil des Heizungsvorlaufs 1e mit warmer Heizungswasser gefüllt, der zur Versorgung einer entsprechenden Wärmetauscherstation 11.5 notwendigerweise auch mit warmer Wasser gefüllt werden muss. Wurde beispielsweise an der Wärmetauscherstation 11.5b wegen einer Warmwasserentnahme über die Puffermenge hinaus Wärmeenergie benötigt, so werden nur die Heizungsvorlaufabschnitte 1ed, 1ec 1eb und 1b vollständig mit warmer Heizungswasser durchströmt. Die Warmwasserreservoirs 20c und 20b und der Heizungswasservorrat in der Wärmetauscherstation 11.5b werden dann vollständig mit warmer Heizungswasser gefüllt.
In dieser 11 sind lediglich drei Behälter 5 angeordnet. Grundsätzlich können aber nahezu beliebig viele Behälter 5 in entsprechender Weise angeordnet werden, mit nahezu beliebig vielen an diese angeordnete Wärmetauscherstationen. Ferner sind in dieser 11 nur Wärmetauscherstationen 11.5, also gem. 5, angeordnet. Es können aber auch andere, in Arbeitsweise und Aufbau zu Aufbau und Arbeitsweise dieser Behälter 5 passende Wärmetauscherstationen an die Behälter 5 angeordnet werden, wie beispielsweise Wärmetauscherstationen 11.6 gem. 6. Auch können grundsätzlich anders arbeitende Wärmetauscherstationen, wie beispielsweise die Wärmetauscherstationen 11.2 oder 11.4 mit anders arbeitenden und anders aufgebauten Behältern 5 mit Anbauteilen kombiniert werden. Die Möglichkeiten sind so zahlreich und sich aus dem Gesamtzusammenhang ergebend, dass auf detailierte Darstellung aller Möglichkeiten verzichtet wird und nur diese 11 beispielhaft näher erläutert wird.
Die Heizelemente 7a bis 7c halten im Ruhezustand die Warmwasserreservoirs 20a bis 20c auf der notwendigen Temperatur, vorzugsweise temperaturabhängig gesteuert, worauf hier zur besseren Übersichtlichkeit verzichtet wurde.
Werden in der Heizperiode der Heizungsvorlauf und der Heizungsrücklauf zwecks Versorgung von Heizkörpern permanent oder zeitweise, ganz oder teilweise, mit warmem Heizungswasser durchströmt, so hat dies aber keine negative Auswirkungen auf das System. Ggf. werden die Warmwasserreservoirs 20a bis 20c permanent mit warmer Heizungswasser durchströmt, so dass die Heizelemente 7a bis 7c nicht zugeschaltet werden brauchen. Wenn an den Heizungsvorläufen 1a bis 1d kein Heizkörper betrieben wird, so bleiben diese kalt und verlieren auch keine Wärmeenergie. Werden an diesen Heizungsvorläufen 1a bis 1d angeordnete Heizkörper betrieben, so werden auch nur wieder diese dafür notwendigen Teile dieser Heizungsvorläufe permanent oder zeitweise mit warmer Wasser durchströmt. Der Rest kann wiederum kalt bleiben. Wird der gesamte Heizungsvorlauf 1 bis zu einer Wärmetauscherstation 11.5 warm durchströmt, so braucht zu diesen Zeiten in der Wärmetauscherstation kein Heizelement zugeschaltet werden.
Die Pumpe in den Wärmetauscherstationen kann aber, ggf. zusammen mit der Pumpe 4, den Heizungswasserdurchsatz bei Bedarf zu erhöhen helfen, wodurch das gesamte Heizungssystem ggf. vorzugsweise mit einer niedrigeren Temperatur betrieben werden kann, was auch wiederum hilft Energie zu sparen.
In 12 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems gezeigt. Die Arbeitsweise und der Aufbau entsprechen in weiten Teilen dem System gem. 11. In dieser 12 sind bei den Behältern 5a bis 5c aber keine Heizelemente angeordnet, welche das warme Wasser in den Warmwasserreservoirs 20a bis 20c auf der gewünschten und notwendigen Temperatur halten. Stattdessen sind Thermoventile 22a bis 22c angeordnet, welche dann öffnen, wenn die Temperatur im dazugehörigen Warmwasserreservoir 20 unter eine bestimmte Temperatur fällt. Dadurch kann das Wasser aus dem Warmwasserreservoir ins Kaltwasserreservoir, bzw. direkt in den Heizungsrücklauf 2e strömen. Umgekehrt kann aber kein Wasser aus dem Kaltwasserreservoir durch dieses Thermoventil ins Warmwasserreservoir strömen. Dieses Strömen wird ggf. bereits durch eine dann einsetzende Schwerkraftzirkulation oder aber durch regelmäßige sehr kurze Pumpversuche der Pumpe 4 in kurzen Abständen erreicht. Ist beispielsweise die Temperatur im Warmwasserreservoir 20b unter den gewünschten und eingestellten Wert gesunken, so kann dieses Wasser durch das geöffnete Thermoventil 22b zum Heizungsrücklauf 2e strömen. Dadurch strömt kaltes Wasser – das Wasser im Heizungsvorlauf kühlt deutlich schneller ab als das Wasser im thermisch gut isolierten Warmwasserreservoir – aus dem Heizungsvorlauf 1eb in das Kaltwasserreservoir 21b. Entweder strömt es dort, abhängig von der genauen Position des Kolbens 6b, direkt weiter in den Heizungsrücklauf 2e, oder aber der Kolben 6b wandert zuerst minimal nach rechts, eine minimale Wassermenge aus dem Warmwasserreservoir 20b strömt durch das Thermoventil 22b in den Heizungsrücklauf 2e und erst dann kann das kalte Wasser direkt in den Heizungsrücklauf strömen. Warmes Wasser aus dem Warmwasserreservoir 20c strömt in den Heizungsvorlauf 1eb, wodurch der Kolben 6c ebenfalls nach rechts gleitet. Aus der Zentralheizung 14 strömt dadurch wiederum warmes Wasser durch den Heizungsvorlauf 1ed und 1ec zum Behälter 5c. Wenn alle Heizungsvorlaufabschnitte 1ec, 1ec und 1eb mit warmer Wasser gefüllt sind, werden durch den Warmwassernachschub die Warmwasserreservoirs 20b und 20c vollständig mit warmem Wasser gefüllt, welches nun wieder hinreichend warm ist, denn das Thermoventil 22b schließt ja erst wieder, wenn das ankommende warme Heizungswasser die notwendige Temperatur aufweist. In der Regel wird dadurch das komplette Wasser aus dem Warmwasserreservoir 20b in den Heizungsrücklauf 2e geleitet. Wenn das Wasser im Warmwasserreservoir 20c zuvor auch fast zu kalt war, so wird es nun ebenfalls in den Heizungsrücklauf 2e strömen, egal ob es von der Thermoweiche 19b ins Kaltwasserreservoir 21b oder ins Warmwasserreservoir 20b geleitet wurde. Denn diese Wassermenge ist diejenige, welche zuerst bei dem Behälter 5b ankommt und auf ihrem Weg in und durch den Heizungsvorlauf 1eb zusätzlich abgekühlt wurde.
Solche Anordnungen ohne Heizelement aber mit Thermoventil eignen sich besonders, wenn bei den Behälter 5a bis 5c keine Stromversorgung darstellbar oder nicht gewünscht ist. Außerdem kann eine solche Anordnung bei kurzen Heizungsvorlaufabschnitten 1ea bis 1ed vorteilhaft sein.
Ferner können beide Arten von Behälter 5, mit Heizelement 7 und mit Thermoventil 22, in einem System angeordnet werden. Die Pumpe 4 muss dann entsprechende Pumpversuche für die Behälter 5 ohne Heizelement 7 starten.
In dieser 13 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems gezeigt. In der Ausgangslage ist das Warmwasserreservoir 20 vollständig mit warmer Wasser gefüllt, das Kaltwasserreservoir 21 ist leer, die Trennvorrichtung 6 ist entsprechend ganz links, die Pumpe 4 ruht und die Ventile 9a und 9b sind geschlossen. Sowohl im Heizungsvorlauf 1, als auch im Heizungsrücklauf 2 steht kaltes Heizungswasser. Dadurch kommt es bei diesen Leitungen nicht zu den bekannten Wärmeenergieverlusten herkömmlicher Wärmetauscherstationen.
Wird an der Warmwasserentnahmestelle 12 warmes Wasser entnommen, so sinkt durch nachfließendes kaltes Wasser aus Kaltwasserleitung 3 und dem dadurch ausgelösten Wärmetransfer von der Heizungswasserseite 24 in die Trinkwasserseite 25 auch die Wassertemperatur auf der Heizungswasserseite 24 des Wärmetauschers 16, und zwar zuerst nahe des Zulaufs des kalten Wassers aus der Kaltwasserleitung 3 in den Wärmetauscher 16. Wenn der Temperaturfühler 17 einen entsprechenden Temperaturabfall detektiert, so startet die Steuerungseinheit 13 die Pumpe 4 und öffnet das Ventil 9b. Ist der Wärmetauscher 16 leistungsfähiger ausgelegt als er mindestens sein muss, so kann die Steuerungseinheit 13 damit aber auch warten, bis ein festgelegtes Temperaturniveau unterschritten wird. Dadurch könnte erreicht werden, dass die Steuerungseinheit 13 den Pumpenstart und somit den Heizungswassernachschub nicht bereits bei sehr kleinen Warmwasserentnahmen startet. Alternativ zu einem leistungsfähigen Wärmetauscher 16 können, wie in anderen Figuren bereits gezeigt, auch zwei Wärmetauscher hintereinander angeordnet werden. Der Temperaturfühler 17 könnte dann beispielsweise zwischen den Wärmetauschern angeordnet werden.
Wurde nur eine kleine Warmwassermenge an der Warmwasserentnahmestelle 12 entnommen und deshalb durch die Steuerungseinheit 13 noch kein Nachschub warmen Heizungswassers eingeleitet, so würde mit Hilfe des Heizelementes 7 innerhalb der thermischen Isolierung 23 wieder das gewünschte und eingestellte Temperaturniveau erreicht werden. Kommt es aber nach sehr kurzer Zeit zu einer weiteren Warmwasserentnahme, so wird das Temperaturniveau beim Temperaturfühler 17 schneller unterschritten und der Nachschub an warmer Heizungswasser setzt nun doch ein.
Wenn die Steuerungseinheit 13 die Pumpe 4 gestartet und das Ventil 9b geöffnet hat, strömt das zunächst kalte Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1, durch die Thermoweiche 19 geleitet, in das Kaltwasserreservoir 21 des Behälters 5 und warmes Wasser aus dem Warmwasserreservoir 20 des Behälters 5 in die Heizungswasserseite 24 des Wärmetauschers 16. Die Trennvorrichtung 6 zwischen warmer und kaltem Wasser im Behälter 5 bewegt sich entsprechend.
Sobald hinreichend warmes Heizungswasser durch den Heizungsvorlauf 1 bei der Thermoweiche 19 ankommt schaltet diese um und leitet, da Ventil 9b geöffnet und Ventil 9a geschlossen ist, dieses warme Heizungswasser direkt in Richtung Wärmetauscher 16 um. Das Volumen des Warmwasserreservoirs 20 ist auf den Leitungsinhalt des Heizungsvorlaufs 1 bezüglich Mindestgröße abgestimmt. Somit ist eine durchgehende Versorgung des Wärmetauschers 16 mit hinreichend warmem Heizungswasser gegeben, wodurch wiederum eine durchgehende Entnahme von warmer Wasser an der Warmwasserentnahmestelle 12 gewährleistet wird.
Findet keine Entnahme von warmer Wasser an der Warmwasserentnahmestelle 12 mehr statt, so erreicht die Heizungswassertemperatur beim Temperaturfühler 17 schnell wieder den eingestellten Sollwert. Wird dieser Sollwert erreicht, so schließt die Steuerungseinheit 13 das Ventil 9b und öffnet Ventil 9a. Das warme Heizungswasser wird nun ins Warmwasserreservoir 20 geleitet und drückt das kalte Wasser aus dem Kaltwasserreservoir 21 in den Heizungsrücklauf 2. Die Trennvorrichtung 6 wandert wieder entsprechend. Ist das Kaltwasserreservoir 21 vollständig entleert, so schließt auch Ventil 9a und die Pumpe 4 stoppt. Dies stellt der Fließsensor 18 für die Steuerungseinheit 13 sehr schnell fest, da die Pumpe 4 arbeitet ohne das der Fließsensor 18 anspricht. Es wird keine weitere Wärmeenergie in Form warmem Heizungswassers in Richtung Wärmetauscher 16 oder Behälter 5 befördert. Die Pumpe 4 ruht und verbraucht somit ebenfalls keine Energie.
Wird an der Warmwasserentnahmestelle 12 zwar über einen längeren Zeitraum aber mit geringem Volumenstrom warmes Wasser entnommen, so schaltet die Steuerungseinheit 13 bereits während die Entnahme noch stattfindet die Ventile 9a und 9b in vergleichbarer Weise. Wird im Wärmetauscher 16 mehr warmes Wasser benötigt so öffnet das Ventil 9b; wenn nicht, so nutzt die Steuerungseinheit 13 diese Zeit um das Warmwasserreservoir 20 wieder vollständig zu füllen. Zusätzlich kann optional die Fördermenge der Pumpe 4 ggf. noch gesteuert werden.
Durch die Arbeitsweise gem. dieser 13 bleibt nach dem Arbeitszyklus warmes Heizungswasser im Heizungsvorlauf 1 stehen. Durch die bereit gestellte Puffermenge findet der Arbeitszyklus aber nur selten statt. Zudem sind Aufbau und Arbeitsweise sehr einfach gehalten, was die Herstellung oder die Nachrüstbarkeit an bestehende Wärmetauscher sehr einfach macht. Gem. beschriebener Arbeitsweise und gezeigtem Aufbau bleiben nie sowohl kaltes als auch warmes Heizungswasser im Behälter 5 nur durch die Trennvorrichtung 6 getrennt stehen. Somit ist auch keine technisch anspruchsvolle Trennvorrichtung 6 notwendig. Eine einfache Membran ohne besondere thermische Isoliereigenschaften ist vollkommen hinreichend, wodurch auch die Pumpe 4 wiederum mit bereits geringen Drücken arbeiten kann.
Auch diese Ausführung gem. 13 kann, wie andere Ausführungen gem. anderer Figuren auch, entsprechend kombiniert und in Reihe arbeitend angeordnet werden. Eine System mit mehreren solchen Anordnungen gem. dieser 13, welche von einem in Heizperioden permanent zirkulierendem Heizungshauptstrang abgehen, wird insbesondere in großen Gebäuden vorteilhaft einsetzbar sein. Wenn der Behälter 5 auf den Fall eines nicht zirkulierenden Heizungshauptstrangs ausgelegt ist, so wird er während der Heizperiode entsprechend weniger entleert.
In 14 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems gezeigt. Auch wenn sich die Ausführungen zu dieser 14 auf eine Wärmetauscherstation zur Trinkwassererwärmung in Gebäuden beziehen, so ist ein solches System ganz allgemein auf nicht permanent voll ausgelastete Systeme zur Übertragung von Wärmeenergie von einer Flüssigkeit auf eine andere Flüssigkeit anwendbar. Also ist ein solches System sowohl zur Wärmeenergiezuführung, als auch zum Wärmeenergieabtransport einsetzbar. Ggf. muss der Behälter 5 anders herum angeordnet werden, da sich die wärmere Flüssigkeit aufgrund der geringeren Dichte im Behälter 5 oben anlagert.
In dieser 14 ist ein Behälter 5 bei dem Wärmetauscher 16 angeordnet, der allerdings keine feste Trennvorrichtung zwischen der warmen und kalten Flüssigkeit aufweist, also keinen Kolben, keine Membran oder ähnliches. Das kalte Heizungswasser befindet sich unten und das warme Heizungswasser befindet sich oben im Behälter 5. Es handelt sich bei diesem also um einen Schichtenspeicher, wie er in großer Ausführung bei Heizungssystemen eingesetzt wird. Ferner zeichnet sich das erfindungsgemäße System in dieser 14 durch einen thermostatischen Mischer 15 im Heizungswasserbereich aus. Dieser sorgt, wie in der allgemeinen Beschreibung bereits erläutert, dafür, dass immer Heizungswasser mit der gleichen Temperatur in den Wärmetauscher 16 gelangt. Der Behälter 5 bevorratet mehr Wärmeenergie in Form einer größeren Menge warmen Heizungswassers, als es im Heizungsvorlauf 1 maximal dauern kann, bis warmes Heizungswasser aus der Zentralheizung 14 bei der Wärmetauscherstation so warm ankommt, dass der Wärmetauscher 16 durchgehend mit hinreichend warmer Heizungswasser versorgt wird. Dadurch kann der Behälter 5 eine Puffermenge an Wärmeenergie bereit stellen.
Ein erfindungsgemäßes System gem. dieser 14 stellt aber auch ohne eine zusätzliche Puffermenge im Behälter 5 durchgehend warmes Trinkwasser zur Verfügung.
Die beiden zuvor genannten besonderen Merkmale in dieser 14 – Schichtenspeicher und thermostatischer Mischer für das Heizungswasser – sind aber funktional unabhängig voneinander. Es könnte auch bei Einsatz eines thermostatischen Mischers 15 für das Heizungswasser ein Behälter 5 mit einer Trennvorrichtung eingesetzt werden. Ebenso könnte ein Behälter 5 als Schichtenspeicher zum Einsatz kommen, obgleich kein thermostatischer Mischer für das Heizungswasser vorhanden ist. Ferner könnte auch bei dieser 14 ein thermostatischer Mischer für das Trinkwasser zum Einsatz kommen. Eine solche Ausführungsform gem. dieser 14 ist ebenfalls in komplexe erfindungsgemäße Systeme mit zahlreichen Wärmetauscherstationen und auch in erfindungsgemäße Systeme mit permanent zirkulierendem Heizungshauptstrang einsetzbar.
In der Ausgangslage ist der Behälter 5 vollständig mit warmer Heizungswasser gefüllt. Im Heizungsvorlauf 1, im Heizungsrücklauf 2 und in der Kaltwasserleitung 3 steht jeweils kaltes Wasser. Die Pumpe 4b ruht. Die Ventile 9a und 9b sind geschlossen und das Ventil 10 ist geöffnet. Sobald an der Warmwasserentnahmestelle 12 Wasser entnommen wird, stellt der Temperaturfühler 17a einen Temperaturabfall fest, woraufhin die Steuerungseinheit 13 die Pumpe 4b startet. Das Heizungswasser im Behälter 5 und aus der Zentralheizung 14 ist vorzugsweise etwas warmer als die beim thermostatischen Mischer 15 eingestellte Mindesttemperatur des Heizungswassers für den Wärmetauscher 16, wodurch auch geringe Temperaturschwankungen in der Heizungswasserversorgung ausgeglichen werden können. Das kühlere Heizungswasser welches den Wärmetauscher 16 verlässt, wird von der Pumpe 4b nun durch das geöffnete Ventile 10 in den Behälter 5 befördert, welcher mit Hilfe der für Schichtenspeicher bekannten Vorrichtungen eine Durchmischung von kaltem und warmem Heizungswasser auf ein Minimum reduziert oder vorzugsweise ganz verhindert. So bleibt das kalte Wasser unten und das warme Wasser oben. Das warme Wasser aus dem oberen Teil des Behälters 5 strömt nun zum thermostatischen Mischer 15. Vom thermostatischen Mischer 15 zusätzlich benötigtes kälteres Wasser wird von der Pumpe 4b ebenfalls durch einen Rückflussverhinderer zum Kaltwassereingang des thermostatischen Mischers befördert. Sobald/falls der Temperaturfühler 17a wieder die normale warme Temperatur detektiert, stoppt bzw. unterbricht die Pumpe 4b diesen Fördervorgang. Vorzugsweise kann eine von der Steuerungseinheit 13 – vorzugsweise stufenlos – regulierbare Pumpe als Pumpe 4b angeordnet werden. Sobald auch der Temperaturfühler 17b nun unter ein bestimmtes Temperaturniveau fällt ist die Puffermenge – also der zusätzliche Wärmeenergievorrat im Behälter 5 – aufgebraucht. Nun muss warmes Heizungswasser von der Zentralheizung 14 in Richtung Wärmetauscher 16 befördert werden. Das Ventil 10 wird nun geschlossen und das Ventil 9a geöffnet. Eine Pumpe 4a bei der Zentralheizung 14, beispielsweise die üblicherweise bei Zentralheizungen angeordnete Heizungsumwälzpumpe, unterstützt ggf. die Pumpe 4b und beschleunigt das Strömen von warmem Heizungswasser durch den Heizungsvorlauf 1 zum Wärmetauscher 16. Solange noch kaltes Wasser an der Thermoweiche 19 ankommt, wird dieses in den unteren, kälteren Bereich des Behälters 5 geleitet. So strömt weiterhin warmes Heizungswasser aus dem Behälter 5 durch den thermostatischen Mischer 15 in den Wärmetauscher 16. Wenn warmes Heizungswasser bei der Thermoweiche 19 ankommt, ist das warme Wasser im Behälter 5 noch nicht vollständig aufgebraucht. Die Thermoweiche 19 schaltet um und leitet nun das warme Heizungswasser direkt zum thermostatischen Mischer 15. So ist eine durchgehende und gleichmäßige Versorgung des Wärmetauschers 16 mit warmem Heizungswasser gewährleistet. Ggf. für den thermostatischen Mischer 15 noch benötigtes kälteres Heizungswasser erhält dieser, durch die Pumpe 4a befördert, immer noch vom den Wärmetauschers 16 kühler verlassenden Heizungswasser. Wie zuvor erläutert, stoppt die Pumpe 4b – oder es wird dessen Fördermenge hinreichend reduziert – auch jetzt noch immer dann, wenn der Temperaturfühler 17a warmes Heizungswasser detektiert; ggf. muss auch das Ventil 9a vorzugsweise geschlossen werden, damit kein warmes Heizungswasser in den Heizungsrücklauf 2 gelangt. Wenn dies der Fall ist, so kann in diesen Phasen, oder aber spätestens nach dem Ende der Warmwasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12, durch Öffnung von Venil 9b der Behälter 5 von oben nach unten mit warmem Heizungswasser gefüllt werden. Die Steuerungseinheit 13 stellt mit Hilfe des Temperaturfühlers 17c die vollständige Füllung des Behälter 5 mit warmer Heizungswasser fest und schließt das Ventil 9b. Dieser Vorgang kann mit Unterstützung der Pumpe 4a geschehen, oder aber allein aufgrund von Schweikraftzirkulation. Denn das schwerere kalte Heizungswasser im Heizungsrücklauf 2 sinkt in Richtung Zentralheizung 14 und das warme Heizungswasser im Heizungsvorlauf 1 steigt in Richtung Behälter 5. Bei der reinen Füllung des Behälters 5 ist aber zu beachten, dass dieser Vorgang nicht durch einen zu hohen Fließwiderstand des geöffneten Ventils 9b verhindert oder zu sehr erschwert wird.
Die Ausgangslage ist wieder hergestellt, aber mit dem Unterschied, dass kurzzeitig warmes Heizungswasser im Heizungsvorlauf 1 steht. Mit einem weiteren Temperaturfühler könnte die Heizungswassertemperatur im Heizungsvorlauf 1 ggf. festgestellt werden. Ist diese beim Einsetzen der nächsten Warmwasserentnahme noch hoch genug, so würde die Steuerungseinheit 13 die Pumpe 4b und die Venile wieder so, wie es zu dem Zustand nach dem Aufbrauchen der Puffermenge oben bereits erläutert wurde, steuern.
Um diesen Energieverlust des im Heizungsvorlauf 1 stehenden und dort auskühlenden Wassers zu verhindern, kann auch bei einem erfindungsgemäßes System gem. dieser 14 – wie schon zu anderen Figuren gezeigt – um die Fähigkeit erweitert werden, dass das warme Heizungswasser im Heizungsvorlauf 1 durch kaltes Heizungswasser ersetzt wird. Das warme Heizungswasser kann dann beispielsweise im Behälter 5 im Zusammenhang mit dessen erneuter Füllung aufgefangen werden.
Bezugszeichenliste

1: Heizungsvorlauf
1a–1e, 1ea–1ed: Heizungsvorlaufabschnitt
2: Heizungsrücklauf
2a–2e: Heizungsrücklaufabschnitt
3: Kaltwasserleitung
4, 4a–4c: Pumpe
5, 5a–5c: Behälter, mit 20 und 21
6, 6a–6c: Kolben, Trennvorrichtung
7, 7a–7b: Heizelement
8: Rückflussverhinderer
9, 9a–9d: Elektroventil, stromlos geschlossen (NC)
10, 10a–10c: Elektroventil, stromlos geöffnet (NO)
11.: Wärmetauscherstation mit 16, Wärmeenergiebevorratung und weiteren Komponenten
11.2: Wärmetauscherstation gem. 2
11.4: Wärmetauscherstation gem. 4
11.5, 11.5a–11.5d: Wärmetauscherstation gem. 5
11.6: Wärmetauscherstation gem. 6
11.10: Wärmetauscherstation gem. 10
12, 12a–12d: Warmwasserentnahmestelle
13, 13a–13c: Steuerungseinheit
14: Zentralheizung
15: thermostatischer Mischer
16, 16a–16d: Wärmetauscher, Wärmeübertragungsvorrichtung
17, 17a–17c: Temperaturfühler
18, 18a–18c: Bedarfssensor; z. B. Fließsensor
19, 19a–19c: Thermoweiche
20, 20a–20c: Warmwasserreservoir/Reservoir für warme Flüssigkeit
21, 21a–21c: Kaltwasserreservoir/Reservoir für kalte Flüssigkeit
22, 22a–22c: Thermoventil
23, 23a, 23b: thermische Isolierung
24, 24a–24d: Heizungswasserseite des Wärmetauschers
25, 25a–25d: Trinkwasserseite des Wärmetauschers
26, 26a–26c: elektrische Kabelverbindung
27: Differenzpegel
28: Pufferpegel
29, 29a, 29b: Füllstandsensor

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

EP 1517097 [0006, 0052]
EP 12159873 [0006, 0052]
DE 102012011042 [0006, 0052]
DE 102013008991 [0006, 0052, 0089]
DE 102014006539 [0006, 0052]

Claims

System zur Übertragung von Wärmeenergie von einer Hilfsflüssigkeit als Wärmeenergieabgeber auf eine kältere, zu erwärmende Flüssigkeit als Wärmeenergieaufnehmer mit Hilfe wenigstens einer Wärmeübertragungsvorrichtung (16) in einem Leitungssystem zur Bereitstellung erwärmter Flüssigkeit, bei dem die in der Wärmeübertragungsvorrichtung (16) erwärmte Flüssigkeit bei einem einsetzenden Bedarf an dieser rasch, vorzugsweise sofort, und durchgehend, vorzugsweise ohne Temperaturschwankungen, bereit gestellt wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) während einer Zeitspanne ohne Bedarf an in der Wärmeübertragungsvorrichtung (16) erwärmten Flüssigkeit braucht kein permanentes Strömen der als Wärmeenergieabgeber dienenden Hilfsflüssigkeit zur Wärmeübertragungsvorrichtung (16) stattfinden, b) eine Wärmeenergiemenge wird durch die als Wärmeenergieabgeber dienende Hilfsflüssigkeit bereit gestellt und zur Bevorratung gespeichert, vorzugsweise in oder in der Nähe der Wärmeübertragungsvorrichtung (16), c) ein Nachschub an Wärmeenergie durch die als Wärmeenergieabgeber dienende Hilfsflüssigkeit setzt so rechtzeitig ein, vorzugsweise aber erst nach einsetzendem Bedarf an erwärmter Flüssigkeit, dass hinreichend schnell Wärmeenergie bei der Wärmeübertragungsvorrichtung (16) ankommt, bevor ein Verbrauchen des Wärmeenergievorrates zu einer nicht hinreichenden Erwärmung der zu erwärmenden Flüssigkeit führt.
System zur Übertragung von Wärmeenergie von einer herunter zu kühlenden Flüssigkeit auf eine kältere Wärmeenergieabtransportflüssigkeit als Hilfsflüssigkeit mit Hilfe wenigstens einer Wärmeübertragungsvorrichtung (16) in einem Leitungssystem zur Bereitstellung dieser so heruntergekühlten Flüssigkeit, bei dem die in der Wärmeübertragungsvorrichtung (16) heruntergekühlte Flüssigkeit bei einem einsetzenden Bedarf an dieser rasch, vorzugsweise sofort, und durchgehend, vorzugsweise ohne Temperaturschwankungen, bereit gestellt wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) während einer Zeitspanne ohne Bedarf an dieser in der Wärmeübertragungsvorrichtung (16) heruntergekühlten Flüssigkeit braucht kein permanentes Strömen der kälteren Wärmeenergieabtransportflüssigkeit zur Wärmeübertragungsvorrichtung (16) stattfinden, b) eine Wärmeenergieaufnahmemöglichkeit wird durch die Wärmeenergieabtransportflüssigkeit bereit gestellt und zur Bevorratung gespeichert, vorzugsweise in oder in der Nähe der Wärmeübertragungsvorrichtung (16), c) ein Abtransport an Wärmeenergie durch die Wärmeenergieabtransportflüssigkeit als Hilfsflüssigkeit setzt rechtzeitig ein, vorzugsweise aber erst nach einsetzendem Bedarf an heruntergekühlter Flüssigkeit, bevor ein Erschöpfen der Bevorratung an Wärmeenergieaufnahmemöglichkeit zu einer nicht hinreichenden Herunterkühlung der herunter zu kühlenden Flüssigkeit führt.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bevorratung in Form von Bevorratung einer Menge der Flüssigkeit ermöglicht wird, die in der Wärmeübertragungsvorrichtung (16) Wärmeenergie an die andere Flüssigkeit abgeben kann.
System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bevorratung in Form von Bevorratung einer Menge der Flüssigkeit ermöglicht wird, die in der Wärmeübertragungsvorrichtung (16) Wärmeenergie aufnehmen kann.
System zur Erwärmung von Trinkwasser mittels Wärmetauscherstation (11), welche Wärmetauscher (16) als Wärmeübertragungsvorrichtung (16) nutzen und welche vorzugsweise nahe einer Warmwasserentnahmestelle (12) angeordnet sind, bei denen kaltes Trinkwasser durch warmes Heizungswasser als Hilfsflüssigkeit erwärmt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass durch hinreichende Bevorratung warmen Trinkwassers bei der Wärmetauscherstation (11) und, vorzugsweise bedarfsgesteuert, rechtzeitiges Ankommen von hinreichend viel Wärmeenergie in Form von warmem Heizungswasser bei der Wärmetauscherstation (11) eine durchgehende und jederzeitige Bereitstellung warmen Trinkwassers gewährleistet ist, auch ohne permanentes Zirkulieren warmen Heizungswassers in den Zeitspannen, in denen kein Bedarf an warmer Trinkwasser besteht, aber jederzeit einsetzen kann.
System zur Erwärmung von Trinkwasser mittels Wärmetauscherstationen (11), welche Wärmetauscher (16) als Wärmeübertragungsvorrichtung (16) nutzen und welche vorzugsweise nahe einer Warmwasserentnahmestelle (12) angeordnet sind, bei denen kaltes Trinkwasser durch warmes Heizungswasser als Hilfsflüssigkeit erwärmt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass durch hinreichende Bevorratung von Wärmeenergie mit Hilfe warmen Heizungswassers bei der Wärmetauscherstation (11) und, vorzugsweise bedarfsgesteuert, rechtzeitiges Ankommen von hinreichend viel Wärmeenergie in Form von warmem Heizungswasser bei der Wärmetauscherstation (11) eine durchgehende und jederzeitige Bereitstellung warmen Trinkwassers gewährleistet ist, auch ohne permanentes Zirkulieren warmen Heizungswassers in den Zeitspannen, in denen kein Bedarf an warmer Trinkwasser besteht, aber jederzeit einsetzen kann.
System nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeenergievorrat in Form eines Flüssigkeitsvorrates in einer Wärmeübertragungsvorrichtung (16) bevorratet wird.
System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) der Wärmeenergievorrat wird in Form eines Flüssigkeitsvorrates in einem separaten Behälter (5) bevorratet, b) dieser Behälter (5) weist ein Reservoir für warme Flüssigkeit (20) und vorzugsweise ein Reservoir für kalte Flüssigkeit (21) auf oder bevorratet die Flüssigkeit thermisch durch Schichtung differenziert, c) der Vorrat an warmer Flüssigkeit (20) wird thermisch getrennt, vorzugsweise isoliert, bevorratet, d) das Reservoir für kalte Flüssigkeit (21) ist druckmäßig/hydraulisch nicht vom Reservoir für warme Flüssigkeit (20) isoliert angeordnet.
System nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Wärmeübertragungsvorrichtung (16) und die für die Wärmeübertragungsvorrichtung (16) bevorrateten Flüssigkeitsmengen mit Hilfe von bei Bedarf aktiv die Flüssigkeitstemperatur beeinflussenden Komponenten – Heizelemente (7) oder Kühlelemente – auf einem passenden Temperaturniveau gehalten werden.
System nach einem oder mehreren der Anspüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Pumpe (4), welche vorzugsweise in der Nähe einer Wärmeübertragungsvorrichtung (16) angeordnet ist, abhängig von der Arbeitsphase dieser Wärmeübertragungsvorrichtung (16) Flüssigkeit befördert.
System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Pumpe (4), im System an funktional zentraler Stelle angeordnet, abhängig von einer aktiven Arbeitsphase einer beliebigen Wärmeübertragungsvorrichtung des Systems Flüssigkeit befördert, entweder als alleinige Beförderungsvorrichtung oder zur Unterstützung eines Strömens.
System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsflüssigkeit auch dann durch Teile des Leitungssystems strömt, wenn gerade keine Wärmeübertragungsvorrichtung (16) Wärmeenergie überträgt.
System nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als eine Wärmeübertragungsvorrichtung (16), bzw. Wärmetauscherstation (11), im System angeordnet ist.
System nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Behälter (5) zur Bevorratung von Hilfsflüssigkeit in Reihe angeordnet sind.
System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Wärmetauscherstation (11) mit Wärmetauscher (16) ankommende Hilfsflüssigkeit – vorzugsweise von einer Thermoweiche (19) – abhängig von der Temperatur der Hilfsflüssigkeit so geleitet wird, dass es in dem Wärmetauscher (16) zu einem dadurch beeinflussten Austausch von Wärmeenergie nur in der gewünschten Richtung und hinreichenden Menge kommt.
System nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Thermoweiche (19) gesteuert nur hinreichend warmes Heizungswasser in den Wärmetauscher (16) strömt, damit das Trinkwasser im Wärmetauscher (16) hinreichend erwärmt werden kann.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Flüssigkeit im Leitungssystem – oder Teilen des Leitungssystems – mit einer Temperaturdifferenz zur Umgebungstemperatur so rechtzeitig durch Flüssigkeit mit einer ähnlichen, vorzugsweise gleichen, Temperatur wie die Umgebungstemperatur ersetzt wird, dass ein Wärmeenergieausgleich zwischen Flüssigkeit und Umgebung der betreffenden Leitung gering ist, vorzugsweise nicht stattfindet.
System nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bestandteile des Systems, insbesondere die Wärmeübertragungsvorrichtung (16) und die bei dieser angeordneten Komponenten, welche wenigstens zeitweise eine Flüssigkeit mit einer anderen als der Umgebungstemperatur enthalten, zur Umgebung thermisch isoliert angeordnet werden.
System nach einem der Ansprüche 1, 2, 5, 6, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass Anteile der zu temperierenden Flüssigkeit, welche in der Wärmeübertragungsvorrichtung (16) temperiert wurden, mit Anteilen der zu temperierenden Flüssigkeit, welche aufgrund von Umgehung der Wärmeübertragungsvorrichtung (16) – oder Teilen von dieser – nicht temperiert wurden, zur Gesamtbedarfmenge dieser Flüssigkeit auf das gewünschte Temperaturniveau gemischt werden, vorzugsweise mit Hilfe thermostatischer Mischer (15).
System nach einem der Ansprüche 1, 2, 5, 6, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass Anteile der zum Temperieren bereits genutzten Hilfsflüssigkeit, welche nach dem Wärmeenergieübergang zwischen Hilfsflüssigkeit und zu temperierender Flüssigkeit in der Wärmeübertragungsvorrichtung (16) diese Wärmeübertragungsvorrichtung (16) wieder verlassen haben, mit Anteilen der vor der Wärmeübertragungsvorrichtung (16) zum Temperieren bereit stehenden Hilfsflüssigkeit zur Gesamtmenge an Hilfsflüssigkeit auf dem gewünschten Temperaturniveau gemischt werden, vorzugsweise mit Hilfe thermostatischer Mischer (15)
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpe (4) bei Bedarf das Strömen der Hilfsflüssigkeit durch die Wärmeenergieübertragungsvorrichtung (16) mittels Fördermengenregelung so reguliert, dass die Menge der – von der Wärmeenergie abgebenden Flüssigkeit auf die Wärmeenergie aufnehmende Flüssigkeit – übertragenen Wärmeenergie zu der gewünschten Flüssigkeitstemperatur führt.
System nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Bedarf zusätzlich zur Wärmeübertragungsvorrichtung (16) ein thermisch beeinflussendes elektrisches Element eine Temperaturdifferenz zwischen tatsächlicher und gewünschter Flüssigkeitstemperatur ermöglicht.
Behälter zur Bevorratung einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass bei diesem Behälter angeordnete Ventile im Material der Behälterhülle integriert eingearbeitet sind, vorzugsweise in einem austauschbaren Deckel.