DE102018126072A1 - Hot water tank - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Warmwasserspeicher (1) mit einem Speicherbehälter (10) mit einer Heizeinheit (13), einem Kaltwasserzulauf (41) und einem Warmwasserzulauf (42) vorgesehen. Der Warmwasserspeicher weist ferner eine Steuereinheit (20) und eine Sensoreinheit (30) auf, welche einen Temperatursensor (32) aufweist, welcher die Temperatur eines Rohres des Kaltwasserzulaufes (41) erfasst. Die Steuereinheit (20) ist dazu ausgestaltet, anhand des durch den Temperatursensor (32) ermittelten Temperaturverlaufs der Rohrtemperatur eine Dauer der Zapfung und einen Energieinhalt des Warmwassers innerhalb des Speicherbehälters zu bestimmen.A hot water tank (1) with a storage tank (10) with a heating unit (13), a cold water inlet (41) and a hot water inlet (42) is provided. The hot water tank also has a control unit (20) and a sensor unit (30) which has a temperature sensor (32) which detects the temperature of a pipe of the cold water inlet (41). The control unit (20) is designed to use the temperature profile of the pipe temperature determined by the temperature sensor (32) to determine a duration of the tap and an energy content of the hot water within the storage tank.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher sowie ein Verfahren zum Steuern eines Warmwasserspeichers.The present invention relates to a hot water tank and a method for controlling a hot water tank.

Ein Warmwasserspeicher dient der Warmwasserversorgung und weist typischerweise einen Speicher auf, in welchem warmes Wasser gespeichert werden kann.A hot water storage tank is used for hot water supply and typically has a storage tank in which hot water can be stored.

Zur Reduzierung des elektrischen Energiebedarfs für die Warmwasserversorgung ist es bekannt, einen Energieinhalt des Wassers innerhalb des Speichers mittels eines Sensors zu ermitteln und anhand der jeweiligen Temperaturänderungen eine Prognose für den zukünftigen Wärmebedarf zu erstellen. Ferner kann z. B. ein Integralsensor in dem Speicher vorgesehen sein, um eine Restnutzungsmenge für eine Mischwassermenge zu bestimmen.In order to reduce the electrical energy requirement for the hot water supply, it is known to determine an energy content of the water within the reservoir by means of a sensor and to make a forecast for the future heat requirement on the basis of the respective temperature changes. Furthermore, e.g. B. an integral sensor can be provided in the memory to determine a residual amount of use for a mixed water amount.

Eine zeitlich aufgelöste Bestimmung des Wärmbedarfs des Speichers stellt eine Herausforderung dar, die im Rahmen von energieeffizienten Heizsystemen auch für Standardanlagen immer wichtiger wird. Ein Wärmbedarf eines Speichers kann typischerweise auf zwei unterschiedlichen Wegen erfasst werden. Zum einen können mehrere N Temperatursensoren Ti in den Speicher eingebracht und der Wärmeinhalt mit Hilfe des Gesamtvolumens V berechnet werden. Die Berechnung ist dabei abhängig von der örtlichen Verteilung der Sensoren. Bei einer beispielsweise gleichmäßigen Verteilung ergibt sich der Wärmeinhalt Q zu Q = c p V 1 N i = 1 N T i

Figure DE102018126072A1_0001
Dabei ist cp die spezifische Wärmekapazität der Flüssigkeit im Speicher. Die Änderung des Wärmeinhaltes ist ein Maß für den Wärmebedarf. Für diese Art der Wärmebedarfsbestimmung sollten mehrere Sensoren vorhanden sein. Für den Einsatz in modernen Systemen ist diese Art der Wärmebestimmung aufgrund der hohen Kosten für viele Temperatursensoren jedoch nicht geeignet.A temporally resolved determination of the heat requirement of the storage tank is a challenge that is becoming increasingly important for energy-efficient heating systems, even for standard systems. A heat requirement of a storage tank can typically be recorded in two different ways. On the one hand, several N temperature sensors T i can be introduced into the memory and the heat content can be calculated using the total volume V. The calculation depends on the local distribution of the sensors. With a uniform distribution, for example, the heat content Q results in Q = c p V 1 N i = 1 N T i
Figure DE102018126072A1_0001
Here c p is the specific heat capacity of the liquid in the storage. The change in the heat content is a measure of the heat requirement. Several sensors should be available for this type of heat demand determination. However, this type of heat determination is not suitable for use in modern systems due to the high costs for many temperature sensors.

Die zweite Möglichkeit der Wärmebedarfsbestimmung ist der Einsatz eines Integralsensors in dem Speicher. Ein solcher Sensor durchzieht einen Speicher vertikal und ändert seinen elektrischen Widerstand je nach aktueller Materialtemperatur. Der Integralsensor kann eine Aneinanderreihung von sehr vielen einzelnen Temperatursensoren darstellen, die in Reihe verschaltet werden. Aus dem gemessenen Widerstand kann nun ein Rückschluss auf die Gesamtwärme im Speicher geschlossen werden. Dabei geht allerdings die absolute Temperatur verloren, so dass ein solcher Sensor fast immer in Kombination mit einem weiteren einzelnen Temperatursensor eingesetzt wird. Auch beschreibt die zeitliche Änderung des Wärmeinhaltes den Bedarf. Dieses Sensorpaar ist potentiell für den Einsatz in modernen Systemen geeignet, aber ebenfalls nicht kostengünstig zu realisieren.The second way of determining the heat requirement is to use an integral sensor in the memory. Such a sensor traverses a memory vertically and changes its electrical resistance depending on the current material temperature. The integral sensor can represent a series of very many individual temperature sensors that are connected in series. From the measured resistance, conclusions can now be drawn about the total heat in the store. However, the absolute temperature is lost, so that such a sensor is almost always used in combination with another individual temperature sensor. The change in the heat content over time also describes the demand. This pair of sensors is potentially suitable for use in modern systems, but is also not inexpensive to implement.

Beide verfügbaren Systeme eignen sich nicht gut zur Nachrüstung von bestehenden Anlagen.Both available systems are not well suited for retrofitting existing systems.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Warmwasserspeicher sowie ein Verfahren zum Steuern eines Warmwasserspeichers vorzusehen, welches eine exaktere Bestimmung eines Energiegehaltes des sich in dem Speicher befindlichen Wassers ermöglicht.It is an object of the present invention to provide a hot water tank and a method for controlling a hot water tank, which enables a more precise determination of an energy content of the water in the tank.

Diese Aufgabe wird durch einen Warmwasserspeicher nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Steuern eines Warmwasserspeichers nach Anspruch 4 gelöst.This object is achieved by a hot water tank according to claim 1 and by a method for controlling a hot water tank according to claim 4.

Die Erfindung betrifft den Gedanken, einen Temperatursensor an einem Rohr eines Kaltwasserzulaufs vorzusehen und die Temperatur des Rohres zu erfassen. Während einer Warmwasserzapfung fließt Kaltwasser in den Speicher nach und führt damit zu einer Abkühlung des Zulaufrohres und damit der Sensoreinheit. Nach Beendigung der Zapfung passt sich die Temperatur des Zulaufrohres und der Sensoreinheit wieder an die Umgebungstemperatur an. Anhand der Temperaturänderung des Rohres des Kaltwasserzulaufes kann eine Energiemenge des sich in dem Speicher befindlichen Wassers ermittelt werden. Gemäß der Erfindung erfolgt somit eine Bestimmung des Energiegehalts des sich in dem Speicher befindlichen Wassers basierend auf der Temperatur des Rohres des Kaltwasserzulaufes.The invention relates to the idea of providing a temperature sensor on a pipe of a cold water inlet and detecting the temperature of the pipe. During a hot water tap, cold water flows into the storage tank and thus cools down the inlet pipe and thus the sensor unit. After the tap is finished, the temperature of the inlet pipe and the sensor unit adapts to the ambient temperature. On the basis of the change in temperature of the pipe of the cold water inlet, an amount of energy of the water in the storage can be determined. According to the invention, the energy content of the water in the reservoir is thus determined based on the temperature of the pipe of the cold water inlet.

Mit der erfindungsgemäßen Sensoreinheit können somit Informationen zu Zapfvorgängen sowie zu einer Energieentnahme aus dem Speicher ermittelt werden, ohne direkt in den Speicher einzugreifen. Damit kann eine derartige Sensoreinheit auch bei bereits bestehenden Warmwasserspeichern eingesetzt werden, ohne in den Speicher an sich eingreifen zu müssen. Vorteilhafterweise lässt sich damit der Energiegehalt des sich in dem Speicher befindlichen Wassers genauer bestimmen als im Stand der Technik, wo typischerweise lediglich eine Temperatur innerhalb des Speichers gemessen wird. Die Information zum tatsächlichen Energiegehalt des sich in dem Speicher befindlichen Wassers kann für eine Bedarfsprognose und damit für ein effizienteres Energiemanagement verwendet werden.The sensor unit according to the invention can thus be used to determine information about tapping operations and about energy withdrawal from the store without intervening directly in the store. Such a sensor unit can thus also be used in existing hot water storage tanks without having to intervene in the storage tank itself. Advantageously, the energy content of the water in the reservoir can be determined more precisely than in the prior art, where typically only a temperature inside the reservoir is measured. The information about the actual energy content of the water in the storage can be used for forecasting demand and thus for more efficient energy management.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Sensoreinheit eine Heizeinheit zum Heizen des Temperatursensors auf, wenn die Umgebungstemperatur kleiner ist als die Kaltwasserzulauftemperatur.According to one aspect of the present invention, the sensor unit has a heating unit for heating the temperature sensor when the Ambient temperature is lower than the cold water inlet temperature.

Die vorliegende Erfindung betrifft alle Arten von Flüssigkeitsspeichern, insbesondere Wasserspeicher, die zum Speichern von Wärmeenergie genutzt werden und von einem nachgelagerten System/ Vorgang entleert werden. insbesondere werden durch die Erfindung Speicher in der Heizungs- und Sanitärtechnik adressiert. Dabei ist das Verfahren für unterschiedliche Bauweisen, Größen, Einsatzzwecke geeignet.The present invention relates to all types of liquid stores, in particular water stores, which are used to store thermal energy and are emptied by a downstream system / process. In particular, the invention addresses storage in heating and sanitary engineering. The process is suitable for different designs, sizes and purposes.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Warmwasserspeichers gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung,
  • 2 zeigt einen Temperaturverlauf einer Temperatur eines Kaltwasserzulaufes gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung,
  • 3 zeigt einen Graphen zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen der relativen Wärmemenge und der eingetragenen Wärmemenge, und
  • 4 zeigt einen Temperaturverlauf einer Temperatur eines Kaltwasserzulaufes gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Advantages and exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing.
  • 1 shows a schematic representation of a hot water tank according to one aspect of the present invention,
  • 2nd shows a temperature profile of a temperature of a cold water inlet according to an aspect of the present invention,
  • 3rd shows a graph to illustrate the relationship between the relative amount of heat and the amount of heat entered, and
  • 4th shows a temperature profile of a temperature of a cold water inlet according to an aspect of the present invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Warmwasserspeichers gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Der Warmwasserspeicher 1 gemäß der Erfindung weist einen Speicherbehälter 10 auf, welcher optional mindestens einen Temperatursensor 11 und eine Heizeinheit 13 aufweisen kann. Die Heizeinheit 13 kann dazu dienen, das Wasser innerhalb des Speicherbehälters 10 zu erwärmen. Ferner weist der Speicher 10 einen Kaltwasserzulauf 40 mit einem Kaltwasserzulaufrohr 41 sowie einem Warmwasserablauf 42 bzw. Warmwasseranschluss 42 auf. Der Kaltwasserzulauf 40 mit einem Kaltwasserrohr 41 dient dazu, Kaltwasser dem Speicherbehälter 10 zuzuführen. 1 shows a schematic representation of a hot water tank according to an aspect of the present invention. The hot water tank 1 according to the invention has a storage container 10th on which optionally has at least one temperature sensor 11 and a heating unit 13 can have. The heating unit 13 can serve to keep the water inside the storage tank 10th to warm up. Furthermore, the memory 10th a cold water inlet 40 with a cold water inlet pipe 41 and a hot water drain 42 or hot water connection 42 on. The cold water inlet 40 with a cold water pipe 41 serves cold water to the storage tank 10th feed.

Ferner ist eine Steuereinheit 20 zum Steuern des Betriebs des Warmwasserspeichers 1 vorgesehen. Des Weitere ist eine Sensoreinheit 30 zum Erfassen einer Temperatur TR des Kaltwasserrohres 41 vorgesehen. Die Sensoreinheit 30 ist auf oder an dem Kaltwasserzulauf 41 angeordnet und weist einen Temperatursensor 32 auf. Optional kann die Sensoreinheit 30 eine Heizeinheit 31 aufweisen. Der Temperatursensor 32 erfasst die Temperatur TR des Rohres 41 des Kaltwasserzulaufes 40. Der Temperatursensor 32 ist somit nicht im direkten Kontakt mit dem Wasser in dem Zulauf 40.There is also a control unit 20th to control the operation of the hot water tank 1 intended. There is also a sensor unit 30th for detecting a temperature T R of the cold water pipe 41 intended. The sensor unit 30th is on or at the cold water inlet 41 arranged and has a temperature sensor 32 on. Optionally, the sensor unit 30th a heating unit 31 exhibit. The temperature sensor 32 detects the temperature T R of the pipe 41 of the cold water inlet 40 . The temperature sensor 32 is therefore not in direct contact with the water in the inlet 40 .

Wenn die Umgebungstemperatur des Temperatursensors 32 wenig höher oder niedriger ist als die Kaltwasserzulauftemperatur, dann kann mittels der Heizeinheit 31 eine Beheizung bzw. Erwärmung des Temperatursensors 32 erfolgen. Optional kann eine Isolation 33 um die Sensoreinheit 30 herum vorgesehen sein.If the ambient temperature of the temperature sensor 32 is slightly higher or lower than the cold water inlet temperature, then can be done using the heating unit 31 heating or warming the temperature sensor 32 respectively. Optional insulation 33 around the sensor unit 30th be provided around.

Über einen Warmwasseranschluss 42 kann Warmwasser mit einer Temperatur Tab aus dem Speicher 10 gezapft werden. Bei einer derartigen Warmwasserzapfung fließt Kaltwasser mit einer Temperatur Tzu dann durch das Rohr 41 in den Speicher 10. Da Kaltwasser durch das Rohr 41 fließt und das Kaltwasser eine geringere Temperatur als der Sensor 32 hat, führt dies einer Abkühlung des Rohres 41 und damit des Temperatursensors 32. Wenn die Zapfung beendet ist, fließt kein Kaltwasser nach und das Rohr 41 wird sich wieder auf die Umgebungstemperatur erwärmen.Via a hot water connection 42 can hot water with a temperature T off from memory 10th be tapped. With such a hot water tap, cold water flows at a temperature T too then through the pipe 41 in the store 10th . Because cold water through the pipe 41 flows and the cold water has a lower temperature than the sensor 32 has, this leads to a cooling of the pipe 41 and thus the temperature sensor 32 . When the tap is finished, no cold water flows in and the pipe 41 will warm up to ambient temperature again.

Die Volumenströme im Zulauf halten sich die Waage mit allen Volumenströmen im Ablauf (Kontinuitätsgesetz). Wärme kann dabei entweder durch weitere Zu- oder Abläufe oder durch einen integrierten Wärmetauscher eingebracht werden.The volume flows in the inlet keep the balance with all volume flows in the outlet (continuity law). Heat can be introduced either through additional inlets or outlets or through an integrated heat exchanger.

Eine genaue bauliche Kenntnis des Speichers (z. B. der Isolierungen oder Rohrdurchmesser) ist beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht erforderlich. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Wärmebedarfes basiert auf kontinuierlich abgetasteten Temperaturwerten des Zulaufrohres mittels des zweiten Temperatursensors 32. Für die Bestimmung des Wärmebedarfes ist es erforderlich, dass die Zulauftemperatur(Tzu ) eine Temperaturdifferenz zur Umgebungstemperatur des Temperatursensors aufweist. Diese Bedingung ist allerdings für Warmwassersysteme typischerweise erfüllt, da Wasserleitungen im Erdreich verlaufen und es somit kälter ist als am Speicheraufstellort im Gebäude. Zusätzlich ist im Speicherbehälter 10 noch ein Wärmeerzeuger 13 (z.B.: eine Wärmepumpe) vorhanden, die den Wärmetauscher mit Wärmeleistung versorgt.A precise structural knowledge of the reservoir (e.g. the insulation or pipe diameter) is not required in the method according to the invention. The method according to the invention for determining the heat requirement is based on continuously sampled temperature values of the inlet pipe by means of the second temperature sensor 32 . To determine the heat requirement, it is necessary that the inlet temperature ( T too ) has a temperature difference to the ambient temperature of the temperature sensor. However, this condition is typically met for hot water systems, since water pipes run in the ground and is therefore colder than at the storage location in the building. Additionally is in the storage tank 10th another heat generator 13 (eg: a heat pump) that supplies the heat exchanger with heat output.

2 zeigt einen Temperaturverlauf einer Temperatur eines Kaltwasserzulaufes gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Zur Bestimmung des Wärmebedarfes erfolgt eine Temperaturmessung, vor, während und nach einem Warmwassernutzungsvorgangs im/am Zulauf. Durch die Nutzung wird aufgeheiztes Wasser aus dem Speicherbehälter 10 entnommen und kaltes Wasser strömt nach, dies wird vom Temperatursensor 32 direkt an der Zulaufleitung 41 gemessen. Hierbei ergibt sich aufgrund der Wärmeleitung ein charakteristisches Temperaturprofil, welches für eine beispielhafte Nutzung von (t0 ) bis (t1 ) dargestellt ist. 2nd shows a temperature profile of a temperature of a cold water inlet according to an aspect of the present invention. To determine the heat requirement, a temperature measurement is carried out before, during and after a hot water use process in / at the inlet. By using heated water from the storage tank 10th removed and cold water flows in, this is from the temperature sensor 32 directly on the inlet pipe 41 measured. This results in a characteristic due to the heat conduction Temperature profile, which for an exemplary use of ( t 0 ) to ( t 1 ) is shown.

In 2 ist nicht nur der starke Temperaturabfall durch die Nutzung, sondern auch das charakteristische PT1 Verhalten sowohl bei der Abkühlung als auch bei der Wiederaufheizung getrieben durch die Raumtemperatur (Traum ) sichtbar. Das PT1 Verhalten ergibt sich aus der Sprungantwort der Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des zuströmenden Wassers (Tzu ) und der Raumtemperatur (Traum ), welche für einen Nutzungsvorgang als konstant angesehen werden können. Der Startzeitpunkt der Zapfung t0 ist festgelegt durch den starken Temperaturabfall, der Endzeitpunkt t1 durch die Änderung des Vorzeichens der Temperaturänderung.In 2nd is not only the strong drop in temperature due to use, but also the characteristic PT1 behavior both during cooling and during reheating driven by the room temperature ( T dream ) visible. The PT1 behavior results from the step response of the temperature difference between the temperature of the inflowing water ( T too ) and the room temperature ( T dream ), which can be regarded as constant for a usage process. The start of the tap t 0 is determined by the sharp drop in temperature, the end time t 1 by changing the sign of the temperature change.

Durch die Auswertung des Temperaturprofils in der Steuereinheit 20 werden zwei Informationen zugänglich. Zum einen ist die Zeitdauer der Nutzung (tnutz) durch t n u t z = t 1 t 0

Figure DE102018126072A1_0002
bestimmbar und zum zweiten die Zeitkonstante (τ) der Abkühlfunktion (Tab ) T a b = T ( t 0 ) e τ t
Figure DE102018126072A1_0003
Die genaue Bestimmung der Zeitkonstante kann dabei durch unterschiedliche Verfahren erfolgen. Beispielsweise kann hier eine Approximation mittels des Least Squares Verfahren genutzt werden. Die Zeitkonstante selber gibt Aufschluss über den relativen Volumenstrom V̇rel~τ im Zulauf, da dieser direkt mit dem Energiegehalt und damit der Temperatur und der Temperaturentwicklung des durch den Zulauftemperatursensor gemessenen Volumenelements korreliert.By evaluating the temperature profile in the control unit 20th two pieces of information become accessible. On the one hand, the period of use (t use ) is through t n u t e.g. = t 1 - t 0
Figure DE102018126072A1_0002
determinable and secondly the time constant (τ) of the cooling function ( T off ) T a b = T ( t 0 ) e - τ t
Figure DE102018126072A1_0003
The exact determination of the time constant can be done using different methods. For example, an approximation using the least squares method can be used here. The time constant itself provides information about the relative volume flow V̇ rel ~ τ in the inflow, since this correlates directly with the energy content and thus the temperature and temperature development of the volume element measured by the inflow temperature sensor.

Beide Informationen zusammen, ergeben direkt den relativen Wärmebedarf: E w ä r m e , r e l = t n u t z V ˙ r e l c p ρ w a s s e r ( T a b T K W )

Figure DE102018126072A1_0004
Dabei ist TKW die Temperatur des Wassers im Zulauf, die durch eine einzelne längere Nutzung, wie sie im Normalfall mehrfach täglich vorkommt, bestimmt werden kann. Diese Temperatur wird in einem größeren Zeitrahmen (z.B. wöchentlich) beobachtet und aktualisiert.Both information together directly result in the relative heat requirement: E w Ä r m e , r e l = t n u t e.g. V ˙ r e l c p ρ w a s s e r ( T a b - T K W )
Figure DE102018126072A1_0004
It is T KW the temperature of the water in the inlet, which can be determined by a single long period of use, which normally occurs several times a day. This temperature is observed and updated in a larger time frame (eg weekly).

Der gesamte Tagesbedarf der relativen Energie ergibt sich durch eine Summation von Ewärme,rel für alle Zapfvorgänge (n) des gesamten Tages. E t a g , r e l = i = 1 n E w ä r m e , r e l , i

Figure DE102018126072A1_0005
3 zeigt einen Graphen zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen der relativen Wärmemenge und der eingetragenen Wärmemenge. Aufgrund von unterschiedlichen baulichen Gegebenheiten, wie zum Beispiel unterschiedliche Rohrdurchmessen oder Rohrquerschnitte), kann zur Bestimmung der absoluten Wärmemenge die relative Wärmemenge mit der insgesamt durch die Heizanlage eigetragen Energiemenge korreliert werden. Dazu wird die durch die Heizanlage täglich die eingetragene Energiemenge mit der relativen Energiemenge verglichen. Da die eingetragene tägliche Energiemenge von Heizanlagen unabhängig erfasst wird, entsteht hierdurch kein zusätzlicher Aufwand. Werden beide Größen über mehrere Tage mit unterschiedlichen Energiebedarfen verglichen ergibt sich ein linearer Zusammenhang, der in 3 gezeigt ist.The total daily requirement of the relative energy results from a summation of E heat, rel for all tapping operations of the entire day. E t a G , r e l = i = 1 n E w Ä r m e , r e l , i
Figure DE102018126072A1_0005
3rd shows a graph to illustrate the relationship between the relative amount of heat and the amount of heat entered. Due to different structural conditions, such as different pipe diameters or pipe cross sections), the relative amount of heat can be correlated with the total amount of energy entered by the heating system to determine the absolute amount of heat. For this purpose, the amount of energy entered by the heating system is compared daily with the relative amount of energy. Since the daily amount of energy entered by heating systems is recorded independently, there is no additional effort. If the two quantities are compared over several days with different energy requirements, a linear relationship results, which in 3rd is shown.

Durch eine lineare Regression lässt sich die Steigung (k) bestimmen und damit ein direkter funktionaler Zusammenhang zur Bestimmung der Wärmeenergie. Dieser Zusammenhang gilt für jede einzelne Zapfung. E w ä r m e = k E w ä r m e , r e l

Figure DE102018126072A1_0006
Damit ist direkt und noch während des Zapfvorgangs der Wärmebedarf bestimmbar. Durch diese Information sind Heizsysteme, insbesondere Energiemanagementsystem, besser in der Lage den Kundenkomfort mit möglichst geringer Aufnahmeenergie zu gewährleisten, denn es lassen sich deutlich bessere Prognosen des zeitaufgelösten Wärmebedarfes erstellen.The slope (k) can be determined by a linear regression and thus a direct functional relationship to the determination of the thermal energy. This connection applies to every single tap. E w Ä r m e = k E w Ä r m e , r e l
Figure DE102018126072A1_0006
This means that the heat requirement can be determined directly and while the tap is still being drawn. With this information, heating systems, in particular energy management systems, are better able to ensure customer comfort with the lowest possible absorption energy, because significantly better forecasts of the time-resolved heat requirement can be made.

4 zeigt einen Temperaturverlauf einer Temperatur TR eines Kaltwasserzulaufes gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Zum Zeitpunkt t1 erfolgt eine Zapfung von Warmwasser über den Anschluss 42, was zur Folge hat, dass Kaltwasser durch das Rohr 41 nachläuft und die Temperatur TR des Rohres sinkt. Nachdem die Zapfung beendet ist, steigt die Temperatur TR des Rohres wieder an und zum Zeitpunkt t2 erfolgt eine weitere Zapfung, so dass die Temperatur TR des Rohres wieder sinkt. 4th shows a temperature curve of a temperature T R a cold water inlet according to an aspect of the present invention. At the time t 1 hot water is drawn off via the connection 42 , causing cold water to flow through the pipe 41 runs after and the temperature T R of the pipe sinks. After the tap is finished, the temperature rises T R of the pipe back on and at the time t 2 another tap takes place so that the temperature T R the pipe sinks again.

Erfindungsgemäß kann aus der Steigung der abfallenden Temperatur TR des Rohres ein Kaltwasserdurchfluss ermittelt werden. Die Dauer des Temperaturabfalls gibt einen Aufschluss über die Dauer der Zapfung. Wenn eine lange Zapfung erfolgt, dann verringert sich die Temperatur TR des Rohres bis auf die Temperatur des Kaltwassers. Eine Fläche unterhalb der Umgebungstemperatur ist proportional zu der dem Speicher zugeführten Energie. Diese Information kann mit der bekannten Information der im Tagesverlauf durch den Wärmeerzeuger eingebrachten Energie über einige Tage ermittelt werden. Mit der erfindungsgemäßen Steuereinheit 20 kann eine genaue Prognose über den Energiebedarf bzw. - verlauf des Warmwasserspeichers ermittelt werden. Diese Information kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Heizeinheit 13 in dem Speicher 10 frühzeitig zu aktivieren, um die Warmwassermenge innerhalb des Speichers zu erhöhen.According to the invention, the temperature can drop from the gradient T R a cold water flow can be determined. The duration of the temperature drop provides information about the duration of the tap. If there is a long tap, the temperature will decrease T R of the pipe up to the temperature of the cold water. An area below the ambient temperature is proportional to the energy supplied to the storage. This information can be determined over a few days using the known information of the energy introduced by the heat generator during the course of the day. With the control unit according to the invention 20th a precise prognosis of the energy demand or progress of the hot water tank can be determined. This information can be used, for example, the heating unit 13 in the store 10th Activate early to increase the amount of hot water inside the storage tank.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann anhand der Überwachung der Rohrtemperatur TR ein Rohrbruch ermittelt werden. Dies ist nämlich dann der Fall, wenn die Rohrtemperatur TR über längere Zeit geringer als die Umgebungstemperatur ist.According to a further aspect of the present invention, the pipe temperature can be monitored T R a pipe break can be determined. This is because the pipe temperature T R is lower than the ambient temperature for a long time.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann eine Leckage-Erkennung erfolgen. Stellt sich ohne klar erkennbare Warmwassernutzung eine bleibende Temperaturdifferenz (Tzu - Traum) ein, ist das ein Hinweis auf einen sehr kleinen, aber stetigen Volumenstrom. Nach einer gewissen Karenzzeit wird dieser Volumenstrom als Leck im Wasserversorgungssystem erkannt (z.B. eine undichte Warmwassermischarmatur).According to one aspect of the invention, leakage detection can take place. If there is a permanent temperature difference (T to - dream) without clearly recognizable hot water use, this is an indication of a very small but steady volume flow. After a certain waiting period, this volume flow is recognized as a leak in the water supply system (e.g. a leaky hot water mixer tap).

Claims (5)

Warmwasserspeicher (1), mit einem Speicherbehälter (10) mit einer Heizeinheit (13), einem Kaltwasserzulauf (41) und einem Warmwasserablauf (42), einer Steuereinheit (20), und einer Sensoreinheit (30), welche einen Temperatursensor (32) aufweist, welcher die Temperatur (TR) eines Rohres des Kaltwasserzulaufs (41) erfasst, wobei die Steuereinheit (20) dazu ausgestaltet ist, anhand eines durch den Temperatursensor (32) ermittelten Temperaturverlaufes der Rohrtemperatur (TR) eine Dauer der Zapfung und einen Energieinhalt des Warmwassers innerhalb des Speicherbehälters (10) zu bestimmen.Hot water tank (1), with a storage tank (10) with a heating unit (13), a cold water inlet (41) and a hot water outlet (42), a control unit (20), and a sensor unit (30), which has a temperature sensor (32) , which detects the temperature (T R ) of a pipe of the cold water inlet (41), the control unit (20) being designed to use a temperature profile of the pipe temperature (T R ) determined by the temperature sensor (32) to determine a duration of the tap and an energy content to determine the hot water within the storage tank (10). Warmwasserspeicher (1) nach Anspruch 1, wobei die Sensoreinheit (30) eine Heizeinheit (31) zum Heizen des Temperatursensors (32) aufweist, wenn die Umgebungstemperatur des Temperatursensors (32) kleiner als die Kaltwasserzulauftemperatur ist.Hot water tank (1) after Claim 1 wherein the sensor unit (30) has a heating unit (31) for heating the temperature sensor (32) when the ambient temperature of the temperature sensor (32) is lower than the cold water inlet temperature. Warmwasserspeicher (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (20) dazu ausgestaltet ist, in einer Temperaturzeitkennlinie der Rohrtemperatur (TR) eine Fläche unterhalb der Umgebungstemperatur zu erfassen und daraus einen Energieinhalt des Warmwassers zu bestimmen.Hot water tank (1) after Claim 1 or 2nd , The control unit (20) being designed to detect an area below the ambient temperature in a temperature-time characteristic of the pipe temperature (T R ) and to determine an energy content of the hot water therefrom. Verfahren zum Steuern eines Warmwasserspeichers (1), der einen Speicherbehälter (10) mit einer Heizeinheit (13), einem Kaltwasserzulauf (41) und einem Warmwasserablauf (42) sowie eine Sensoreinheit (30) mit einem Temperatursensor (32) aufweist, mit den Schritten: Erfassen einer Rohrtemperatur (TR) eines Rohres eines Kaltwasserzulaufes (41) durch den Temperatursensor (32), und Bestimmen einer Dauer einer Zapfung und/oder eines Energieinhalts des Warmwassers innerhalb des Speicherbehälters (10) anhand der Rohrtemperatur (TR).Method for controlling a hot water tank (1), which has a storage tank (10) with a heating unit (13), a cold water inlet (41) and a hot water outlet (42), and a sensor unit (30) with a temperature sensor (32), with the steps : Detecting a pipe temperature (T R ) of a pipe of a cold water inlet (41) by the temperature sensor (32), and determining a duration of a tap and / or an energy content of the hot water within the storage tank (10) based on the pipe temperature (T R ). Verfahren zum Steuern eines Warmwasserspeichers nach Anspruch 4, ferner mit dem Schritt: Heizen des Temperatursensors (32) der Sensoreinheit (30), wenn eine Umgebungstemperatur des Temperatursensors (32) kleiner als die Kaltwasserzulauftemperatur ist.Procedure for controlling a hot water tank after Claim 4 , further comprising the step of: heating the temperature sensor (32) of the sensor unit (30) when an ambient temperature of the temperature sensor (32) is less than the cold water inlet temperature.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19543761C2 (en) * 1995-11-24 2001-05-31 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Detection device for the state of charge of a hot water tank
DE102011082164A1 (en) * 2011-09-06 2013-03-07 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Auxiliary device for hot water tank in e.g. toilet, has usage point that connects device with water tap, where device is designed as retrofitting module including handle for adjustment of water temperature at usage point

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