DE102019003716A1

DE102019003716A1 - Verbessertes System zur koordiniereten Beschleunigung von Flüssigkeit in einem Leitungssystem, insbesondere von Heizungswasser zum Erwärmen von Trinkwasser über Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102019003716A1
Application number: DE102019003716.2A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2020-09-03

Abstract

Zur Versorgung mit warmem Trinkwasser kommen bei größeren Wohngebäuden vermehrt dezentrale Wärmetauscherstationen 11a bis 11c zum Einsatz. In diesen wird über Wärmetauscher 16 mit Hilfe heißen Heizungswasser dezentral kaltes Trinkwasser erwärmt. Die notwendige Heizungswassertemperatur zum Erwärmen des kalten Trinkwassers ist meist deutlich höher als die notwendige Heizungswassertemperatur zur Versorgung der Wohnraumheizungen. Da jederzeit eine Warmwasserentnahme einsetzen könnte, muss bei Systemen mit herkömmlichen dezentralen Wärmetauscherstationen heißes Heizungswasser bis zu den Wärmetauscherstationen zirkulieren und verursacht hohe Wärmeverluste. Eine deutliche Verbesserung wird in EP2963350 gezeigt; bei dessen Systemen kann mit Hilfe eines kleinen Heizungswasservorrats bei der Wärmetauscherstation auf ein permanentes Zirkulieren heißen Heizungswassers verzichtet werden. Sowohl bei herkömmlichen Systemen, als auch bei Systemen gem. EP2963350 kann das erfindungsgemäße System Verbesserungen bewirken. Durch den Einsatz von Beschleunigungsvorrichtungen 6a bis 6c kann bei erfindungsgemäßen Systemen das heiße Heizungswasser bei einem einsetzenden Bedarf an warmem Trinkwasser wesentlich schneller zu der Bedarfsstelle strömen. Da dieses Beschleunigen koordiniert stattfinden soll, sind eine Signalübertragungsvorrichtung 9 und Bedarfssensoren 15 notwendig. Bei Systemen gem. EP2963350 kann durch den Einsatz erfindungsgemäßer Systeme der dezentrale Heizungswasservorrat wesentlich kleiner ausgelegt werden und bei Systemen mit herkömmlichen Wärmetauscherstationen das Heizungswasser in Heizungsvorlauf 1 und -rücklauf 2 ggf. kühler geregelt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein System zum energiesparenden Betrieb von Wärmetauschern, welche aber nicht permanent genutzt werden oder zeitweise nur unter Teillast genutzt werden, die bei Bedarf trotzdem möglichst rasch die zu erwärmende Flüssigkeit hinreichend warm bereit stellen können. Bei solchen Systemen würde ein permanentes Zirkulieren der Wärme abgebenden Hilfsflüssigkeit auf dem für das Erwärmen notwendigen Temperatur einen hohen Wärmeenergieverlust aus dem Leitungssystem verursachen. Durch eine nur bei Bedarf schneller zum Wärmetauscher strömende heiße Hilfsflüssigkeit kann in den Zeiträumen ohne Bedarf an solcher Flüssigkeit kühlere oder kalte Hilfsflüssigkeit strömen oder stehen. Dies betrifft insbesondere Systeme zur Versorgung von Wärmetauschern mit Heizungswasser zwecks Erwärmung von Trinkwasser und davon insbesondere Systeme mit einem bereits in der Nähe der Wärmetauscher vorhandenen Vorrat an Heizungswasser, welcher durch das Beschleunigen kleiner ausgelegt werden kann.
Stand der Technik
In den meisten Gebäuden erfolgt die Bereitstellung warmen Trinkwassers über zentrale Heizungsanlagen, u.a. da die Erwärmung von Trinkwasser über dezentrale Stromdurchlauferhitzer etwa dreimal teurer ist. Ist der Leitungsweg für das warme Trinkwasser zu lang für eine einfache Leitung, so kommen Zirkulationssysteme für warmes Trinkwasser zum Einsatz. Diese können in größeren Gebäuden an den kältesten Stellen oftmals nicht die vorgeschriebene Mindesttemperatur zur Vermeidung einer Legionellenvermehrung einhalten. Deshalb kommen vermehrt dezentrale Wärmetauscherstationen zum Einsatz, bei denen mit heißem Heizungswasser, vorzugsweise in der Nähe der Entnahmestelle, kaltes Trinkwasser über Wärmetauscher erwärmt wird; außerdem dienen solche Wärmetauscherstationen oftmals als Verteilungsstationen für die Wohnraumheizungen. Um das kalte Trinkwasser jederzeit hinreichend erwärmen zu können muss permanent heißes Heizungswasser von z.B.65°C zu den Wärmetauscherstationen strömen. Diese Heizungswassertemperatur liegt somit meist deutlich über der Heizungswassertemperatur für den Betrieb der Wohnraumheizungen. In Zeiten ohne Heizbedarf muss das Heizungswasser sogar nur zum Zwecke einer eventuell einsetzenden Entnahme warmen Trinkwassers permanent zirkulieren. Es wird somit sehr viel Wärmeenergie durch den Wärmeverlust aus den Leitungen verschwendet. Die deutschen Vorschriften zur Energieeinsparung können ebenfalls nicht eingehalten werden, da gem. diesen in den Leitungen eine Heizungswassertemperatur passend zum Heizbedarf geregelt werden soll und auch Ruhezeiten wie Nachtabsenkungen berücksichtigt werden sollen. Beides kann aber aus o.g. Gründen nicht berücksichtigt werden. Die Erfindung gem. EP2963350 ermöglicht hingegen durch einen kleinen Vorrat an heißem Heizungswasser die sofortige und durchgehende Bereitstellung von warmem Trinkwasser. Die Größe des kleinen Vorrates richtet sich bei o.g. Erfindung danach, wie schnell bei Bedarf hinreichend warmes Heizungswasser den Wärmetauscher erreicht. Mit Hilfe der im Folgenden erläuterten Erfindung gelangt dieses hinreichend warme/heiße Heizungswasser schneller zum Wärmetauscher, wodurch der Vorrat an heißem Heizungswasser gem. EP29633350 kleiner ausgelegt werden kann und weniger Energie zur Temperaturerhaltung aufgewendet werden braucht.
Darstellung der Erfindung
Es war Aufgabe der Erfindung, schneller hinreichend heiße Hilfsflüssigkeit zur Wärmeübertragungsvorrichtung zu befördern, als dies durch das bekannte Fördern herkömmlicher Systeme gem. Bedarf möglich ist. Dadurch ist wiederum ein energiesparender Betrieb solcher Systeme möglich. Diese Aufgaben werden durch ein System mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den jeweils abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Versorgung von dezentralen Wärmetauscherstationen zur Trinkwassererwärmung in Wohngebäuden, sondern ist allgemein dort einsetzbar, wo schneller heißere Flüssigkeit zur Versorgung eines Wärmetauschers von einer Heizungseinheit zum Wärmetauscher gelangen muss. Ein weiterer möglicher Einsatz ist beispielsweise die Nahwärme- oder Fernwärmeversorgung.
Zur Vereinfachung werden im folgenden Text die Begriffe verwendet, die zur Verwendung des erfindungsgemäßen Systems bei der Versorgung dezentraler Wärmetauscherstationen zur Versorgung mit warmem Trinkwasser in Wohngebäuden passen, wobei dadurch ausdrücklich keine Beschränkung des erfindungsgemäßen Systems auf solche Systeme zum Ausdruck gebracht werden soll. Vielmehr stehen die Begriffe lediglich stellvertretend. Der Begriff „Heizungswasser“ steht stellvertretend für alle Arten von „Hilfsflüssigkeit“. „Trinkwasser“ steht stellvertretend für alle möglichen „zu erwärmenden Flüssigkeiten“. Mit „heiß“ ist im Zusammenhang mit Heizungswasser/Hilfsflüssigkeit gemeint, dass dieses hinreichend warm zur Versorgung eines Wärmetauschers ist, bei erfindungsgemäßen Systemen zur Versorgung dezentraler Wärmetauscherstationen in Gebäuden typischerweise ca. 65°C. Mit „warm“ ist im Zusammenhang mit Trinkwasser/ zu erwärmenden Flüssigkeiten gemeint, dass dieses der durch die Erwärmung zu erreichende gewünschte Temperatur aufweist. „Heizungseinheit“ steht stellvertretend für alle möglichen Anlagen die in der Lage sind Hilfsflüssigkeit in der gewünschten Temperatur bereit zu stellen. Das kann ein Hilfsflüssigkeitsvorrat sein, aber auch eine Anlage die nach dem Prinzip der Erhitzung bei Durchlauf arbeitet, eine Hilfsflüssigkeitserwärmungsvorrichtung. Bei erfindungsgemäßen Systemen zur Versorgung von dezentralen Wärmetauscherstationen in Gebäuden handelt es sich um Heizungsanlagen zur Erwärmung/Bereitstellung von Heizungswasser. „Wärmetauscher“ steht im nachfolgenden Text stellvertretend für jede Art von Wärmeübertragungsvorrichtung. Wird im Text dieser Patentanmeldung der Begriff „Beschleunigungsvorrichtung“ verwendet, so ist damit immer eine steuerbare Beschleunigungsvorrichtung zu verstehen, bzw. gemeint.
Insbesondere bei dezentralen Wärmetauscherstationen mit einem kleinen Vorrat an heißem Heizungswasser kann das erfindungsgemäße System durch die schnellere Bereitstellung heißen Heizungswassers helfen den Vorrat an heißem Heizungswasser möglichst klein auslegen zu können. Dieser Vorrat muss somit nicht dem Leitungsinhalt der Leitung plus Auskühlung des „ersten Schwalls“ entsprechen. Dies wird erreicht, indem zusätzlich zu den vorhandenen Flüssigkeitsbeförderungsvorrichtungen Beschleunigungsvorrichtungen 6 vorgesehen werden, welche steuerbar sind und somit nur bei entsprechendem Bedarf die Hilfsflüssigkeit schneller zur Wärmetauscherstation befördern. Eine Signalübertragungsvorrichtung 9 zum Übermitteln der entsprechenden Steuersignale ist ebenfalls vorgesehen. Die Beschleunigungsvorrichtungen 6 nutzen vorzugsweise auch Komponenten, welche bereits im System vorhanden sind, bzw. sein müssen.
Aber auch bei herkömmlichen dezentralen Wärmetauscherstationen ohne einen kleinen Vorrat an Heizungswasser kann das erfindungsgemäße System vorteilhaft zur Anwendung kommen. Ggf. kann auch bei solchen Systemen das Heizungswasser auf der eigentlich notwendigen Temperatur zum Beheizen der Wohnraumheizungen in den Heizungsvorlauf strömen. Setzt dann eine Entnahme warmen Trinkwassers ein, so ist das heiße Heizungswasser durch die Beschleunigung wesentlich schneller beim Wärmetauscher und es steht schneller warmes Trinkwasser zur Verfügung.
Bei dem erfindungsgemäßen System handelt es sich um ein System zur Übertragung von Wärmeenergie von einer Hilfsflüssigkeit als Wärmeenergieabgeber auf eine kältere zu erwärmende Flüssigkeit als Wärmeenergieaufnehmer mit Hilfe einer Heizungseinheit 14 zur Bereitstellung heißer Hilfsflüssigkeit, mit wenigstens einer Steuerungseinheit 13, wenigstens einer Pumpe 4, 4a, 4b, einem Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c, über welchen Hilfsflüssigkeit aus der Heizungseinheit 14 mehr als einer Wärmetauscherstation 11a, 11b, 11c zuführbar ist, wobei sich im Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c zwischen Heizungseinheit 14 und Wärmetauscherstationen 11a, 11b, 11c nicht permanent und/oder vollständig heiße Hilfsflüssigkeit befindet, einem Hilfsflüssigkeitsrücklauf 2, über welchen Hilfsflüssigkeit der Heizungseinheit 14 zuführbar ist, wobei die Wärmetauscherstationen 11a, 11b, 11c jeweils wenigstens eine Wärmeübertragungsvorrichtung 16 zur Übertragung von Wärmeenergie von der Hilfsflüssigkeit auf die zu erwärmende Flüssigkeit mit einer aus der Hilfsflüssigkeit Wärme aufnehmenden Seite 18 und einer an die zu erwärmende Flüssigkeit Wärme abgebenden Seite 17 aufweist.
Es kennzeichnet sich u.a. dadurch aus, dass im System wenigstens eine Signalübertragungsvorrichtung 9 angeordnet ist. Diese dient/diese dienen der Übertragung von Signalen von Sensoren - beispielsweise von Bedarfssensoren 15a, 15b, 15c - zur wenigstens einen Steuerungseinheit 13. Aber auch zur Übertragung von Steuerungssignalen der Steuerungseinheit 13, insbesondere zu Pumpen 4, 4a, 4b und zu steuerbaren Beschleunigungsvorrichtungen 6, 6a, 6b, 6c. Und auch Heizelemente 25 können von der Steuerungseinheit 13 über die Signalübertragungsvorrichtung 9 angesteuert werden, beispielsweise auf Grundlage von Signalen entsprechender Temperaturfühler die auch als Bedarfssensoren 15b dienen (können). Beides kann durch eine Signalübertragungsvorrichtung 9 oder auch durch zwei oder mehr Signalübertragungsvorrichtungen 9 realisiert werden. Eine Steuerungseinheit 13 kann natürlich auch unmittelbar an einem der Bedarfssensoren angeordnet sein, wodurch die Signalübertragungsvorrichtung zwischen diesen ggf. entfallen kann, bzw. sehr kurz/klein wäre. Oder sie kann unmittelbar an einer Beschleunigungsvorrichtung 6, 6a, 6b, 6c oder einer Pumpe 4, 4a, 4b angeordnet werden, wodurch dann dort die Signalübertragungsvorrichtung 9 ggf. entfallen kann, bzw. sehr kurz/klein wäre.
Ferner sind Bedarfssensoren 15a, 15b, 15c so und in solcher Anzahl im System angeordnet sind, dass durch diese diejenigen Wärmetauscherstationen 11a, 11b, 11c mit einem Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit detektierbar sind und Signale für die wenigstens eine Steuerungseinheit 13 generierbar sind. Vorzugsweise werden die Bedarfssensoren in oder nahe bei den Wärmetauscherstationen angeordnet, beispielsweise zwischen Wärmetauscherstation 11, 11a, 11b, 11c und Warmwasserentnahmestelle 12a, 12b, 12c oder - bei Wärmetauscherstationen mit einem Hilfsflüssigkeitsvorrat 24 - ggf. am Hilfsflüssigkeitsvorrat 24. Die Bedarfssensoren 15a, 15b, 15c können aber auch an anderer Stelle, beispielsweise an Abzweigungen oder Abschnitten des Hilfsflüssigkeitsvorlaufs 1, 1a, 1b, 1c, angeordnet sein. Sie müssen lediglich so angeordnet werden, dass durch ihr Detektieren des Strömens einer Flüssigkeit und/oder der Temperatur einer Flüssigkeit durch die Auswertung der dadurch/dabei von den Bedarfssensoren generierten Signale durch eine Steuerungseinheit 13 ermittelbar ist, wann bei welcher Wärmetauscherstation 11a, 11b, 1 1c ein Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit einsetzt, bzw. besteht. Dazu können - je nach Aufbau/Anordnung des erfindungsgemäßen Systems - die Bedarfssensoren entweder an/in Komponenten der Hilfsflüssigkeit und/oder an/in Komponenten der zu erwärmenden Flüssigkeit angeordnet sein/detektieren.
Wesentlich ist ferner wenigstens eine steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6, 6a, 6b, 6c, durch die Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c und Hilfsflüssigkeitsrücklauf 2 reversibel verbindbar sind.
Die genannten Komponenten arbeiten so, dass - bei Signalisierung eines Bedarfs an heißer Hilfsflüssigkeit für wenigstens eine Wärmetauscherstation 11a, 11b, 11c durch wenigstens einen Bedarfssensor 15a, 15b, 15c - sich im Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c befindende kühlere Hilfsflüssigkeit dem Hilfsflüssigkeitsrücklauf 2 durch wenigstens eine steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6, 6a, 6b, 6c zuführbar ist, so dass durch eine solche Zuführung kühlerer Hilfsflüssigkeit aus dem Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c in den Hilfsflüssigkeitsrücklauf 2 eine Volumenstromerhöhung von Hilfsflüssigkeit wenigstens in Teilen des Hilfsflüssigkeitsvorlaufs 1, 1a,1b, 1c bewirkbar ist und durch diese Volumenstromerhöhung im Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c heiße Hilfsflüssigkeit aus der Heizungseinheit 14 durch den Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c schneller diejenige wenigstens eine Wärmetauscherstation 11a, 11b, 11c erreicht, für die wenigstens ein Bedarfssensor 15a, 15b, 15c einen Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit signalisiert hat. Bei Wärmetauscherstationen mit Hilfsflüssigkeitsvorrat 24 kann durch das schnellere Ankommen von heißer Hilfsflüssigkeit der Hilfsflüssigkeitsvorrat 24 kleiner ausgelegt werden, wodurch weniger Platz und weniger Energie zur Aufrechterhaltung der heißen Temperatur der Hilfsflüssigkeit im Hilfsflüssigkeitsvorrat 24 notwendig ist. Bei Wärmetauscherstationen ohne Hilfsflüssigkeitsvorrat 24 kann durch das schnellere Ankommen heißer Hilfsflüssigkeit schneller warmes Trinkwasser, bzw. schneller warme zu erwärmende Flüssigkeit bereit gestellt werden.
Es kennzeichnet solche erfindungsgemäßen Systeme somit, dass - bei Signalisierung eines Bedarfs an heißer Hilfsflüssigkeit für wenigstens eine Wärmetauscherstation 11a, 11b, 11c durch wenigstens einen Bedarfssensor 15a, 15b, 15c - sich im Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c befindende kühlere Hilfsflüssigkeit dem Hilfsflüssigkeitsrücklauf 2 durch wenigstens eine steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6, 6a, 6b, 6c zuführbar ist, so dass durch eine solche Zuführung kühlerer Hilfsflüssigkeit aus dem Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c in den Hilfsflüssigkeitsrücklauf 2 eine Volumenstromerhöhung von Hilfsflüssigkeit wenigstens in Teilen des Hilfsflüssigkeitsvorlaufs 1, 1a,1b, 1c bewirkbar ist und durch diese Volumenstromerhöhung im Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c heiße Hilfsflüssigkeit aus der Heizungseinheit 14 durch den Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c schneller diejenige wenigstens eine Wärmetauscherstation 11a, 11b, 11c erreicht, für die wenigstens ein Bedarfssensor 15a, 15b, 15c einen Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit signalisiert hat
Aus anderen Patenten/Patentanmeldungen - beispielsweise aus DE 10 2018 100 525 , Patentanspruch 24 - sind ebenfalls beschleunigend wirkende Übertrittsstellen zwischen Vor- und Rücklauf bei Wärmetauscherstationen bekannt. Allerdings wird bei diesen der Übertritt von Hilfsflüssigkeit aus dem Vorlauf in den Rücklauf nicht in Abhängigkeit von anderen Wärmetauscherstationen - welche entfernt von den Beschleunigungsvorrichtungen angeordnet sind - gesteuert. Mit der Erfindung dieser Patentanmeldung ist es hingegen möglich das Beschleunigen der Hilfsflüssigkeit in Abhängigkeit von der Anordnung der steuerbaren Beschleunigungsvorrichtungen 6, 6a, 6b, 6c im System und von der Anordnung der Wärmetauscherstationen 11a, 11b, 11c im System und deren Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit zu steuern, woraus ein koordiniertes Steuern erreichbar ist. Erst durch dieses koordinierte Steuern wenigstens einer Beschleunigungsvorrichtung 6, 6a, 6b, 6c gelangt heiße Hilfsflüssigkeit noch schneller zu der - und vorzugsweise nur bis zu dieser - Wärmetauscherstation, wo diese zu diesem Zeitpunkt auch tatsächlich gebraucht wird. Bei mehr als einer Beschleunigungsvorrichtung 6, 6a, 6b, 6c im System addieren sich deren Beschleunigungswirkungen. Die Beschleunigungsvorrichtungen wirken ggf. ergänzend zu der Anforderung/dem Fördern einer Wärmetauscherstation für die ein Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit detektiert wurde und zu einem ggf. bereits stattfindenden Fördern warmer oder heißer Hilfsflüssigkeit aufgrund eines Heizens durch Wohnraumheizungen und dem damit einhergehenden Strömen von Hilfsflüssigkeit/Heizungswasser im System.
Durch die gleichen Eigenschaften gekennzeichnet ist eine Wärmetauscherstation 11a,11b, 11c zur Übertragung von Wärmeenergie von einer Hilfsflüssigkeit - welche durch eine Heizungseinheit 14 zur Bereitstellung heißer Hilfsflüssigkeit bereit gestellt wird - als Wärmeenergieabgeber auf eine kältere, zu erwärmende Flüssigkeit als Wärmeenergieaufnehmer, einem an die Wärmetauscherstation 11a, 11b, 11c angeschlossenen Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c, über welchen Hilfsflüssigkeit aus der Heizungseinheit 14 mehr als einer Wärmetauscherstation 11a, 11b, 11c zuführbar ist, wobei sich im Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c zwischen Heizungseinheit 14 und Wärmetauscherstationen 11a, 11b, 11c nicht permanent und/oder vollständig heiße Hilfsflüssigkeit befindet, einem an die Wärmetauscherstation 11a, 11b, 11c angeschlossenen Hilfsflüssigkeitsrücklauf 2, über welchen Hilfsflüssigkeit der Heizungseinheit 14 zuführbar ist, wenigstens eine Wärmeübertragungsvorrichtung 16 mit einer aus Hilfsflüssigkeit Wärme aufnehmenden Seite 18 und einer an zu erwärmende Flüssigkeit Wärme abgebenden Seite 17, aus.
Denn mit der erfindungsgemäßen Wärmetauscherstation 11a, 11b, 11c, bzw. deren Komponenten, ist wenigstens eine Signalübertragungsvorrichtung 9 verbunden.
Ebenfalls ist wenigstens ein Bedarfssensor 15, 15b angeordnet, mit dem ein Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit detektierbar ist und Signale für wenigstens eine Steuerungseinheit 13 generierbar sind.
Außerdem kennzeichnet die erfindungsgemäße Wärmetauscherstation 11a, 11b, 11c aus, dass Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c und Hilfsflüssigkeitsrücklauf 2 mittels wenigstens einer - in oder bei der Wärmetauscherstation 11a, 11b, 11c angeordneten - steuerbaren Beschleunigungsvorrichtung 6, 6a, 6b, 6c reversibel verbindbar sind.
Da am Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c mehr als eine erfindungsgemäße Wärmetauscherstation 11a, 11b, 11c angeordnet ist, können die bei diesen Wärmetauscherstationen 11a, 11b, 11c wenigstens jeweils einmal angeordneten Bedarfssensoren über die wenigstens eine Signalübertragungsvorrichtung 9 auch den anderen Wärmetauscherstationen 11a, 11b, 11c einen Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit signalisieren, bzw. können über die wenigstens eine Signalübertragungsvorrichtung 9 übermittelten Signale steuerbare Beschleunigungsvorrichtungen 6, 6a, 6b, 6c an allen erfindungsgemäßen Wärmetauscherstationen 11a, 11b, 11c gesteuert werden. Somit arbeiten die erfindungsgemäßen Wärmetauscherstationen 11a, 11b, 11c, welche an einem Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1 angeordnet sind, koordiniert und sich ergänzend. Dies betrifft sowohl die Sensorsignalübermittlung, als auch die Steuerung von Aktuatoren wie den steuerbaren Beschleunigungsvorrichtungen 6, 6a, 6b, 6c oder Pumpen 4, 4a, 4b. Für die Anordnung von Bedarfssensoren 15, 15a, 15b, 15c können sich - je nach Ausführungsart der Wärmetauscherstation - verschiedene Stellen eignen, beispielsweise am Heizungswasservorrat 24 - falls vorhanden - oder zwischen Wärmetauscher 16 und Warmwasserentnahmestelle 12 oder aber auch in der Kaltwasserzuleitung 3 zum Wärmetauscher 16. Ggf. eignen sich, je nach Ausführungsart des Bedarfssensors und Auslegung der Wärmetauscherstation auch Heizungsvorlauf und/oder Heizungsrücklauf, beispielsweise dann, wenn durch eine Anforderung warmen Trinkwassers durch andere Vorrichtungen bereits das Zuströmen von entsprechend dafür benötigtem Heizungswasser - wärmer und/oder mehr - generiert wurde und dies durch einen Bedarfssensor somit detektierbar ist.
Dadurch wird das kennzeichnende Merkmal erreicht, dass - bei Signalisierung eines Bedarfs an heißer Hilfsflüssigkeit für wenigstens eine Wärmetauscherstation 11a, 11b, 11c durch wenigstens einen Bedarfssensor 15a, 15b, 15c - sich im Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c befindende kühlere Hilfsflüssigkeit dem Hilfsflüssigkeitsrücklauf 2 durch die wenigstens eine steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6, 6a, 6b, 6c zuführbar ist, so dass durch eine solche Zuführung kühlerer Hilfsflüssigkeit aus dem Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c in den Hilfsflüssigkeitsrücklauf 2 eine Volumenstromerhöhung von Hilfsflüssigkeit - wenigstens in Teilen des Hilfsflüssigkeitsvorlaufs 1, 1a,1b, 1c - bewirkbar ist und durch diese Volumenstromerhöhung im Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c heiße Hilfsflüssigkeit aus der Heizungseinheit 14 durch den Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c schneller diejenige wenigstens eine Wärmetauscherstation 11a, 11b, 11c erreicht, für die ein Bedarfssensor 15a, 15b, 15c einen Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit signalisiert hat.
In einem erfindungsgemäßen System kann eine oder können mehrere der Wärmetauscherstationen 11a, 11b, 11c einen Hilfsflüssigkeitsvorrat aufweisen.
Ein erfindungsgemäßes System oder eine erfindungsgemäße Wärmetauscherstation 11a, 11b, 11c kann mehrere Beschleunigungsvorrichtungen 6, 6a, 6b, 6c aufweisen. Dabei können bei einer erfindungsgemäßen Wärmetauscherstation sowohl eine oder mehrere nur zum Zwecke der Beschleunigung angeordnete Beschleunigungsvorrichtungen 6, 6a, 6b, 6c angeordnet sein, aber auch Komponenten zur Versorgung der Wohnraumheizungen als Beschleunigungsvorrichtungen 6, 6a, 6b, 6c dienen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Zuführung von Hilfsflüssigkeit aus dem Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c durch eine steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6, 6a, 6b, 6c in den Hilfsflüssigkeitsrücklauf 2 beendet wird, wenn mit Hilfe wenigstens eines Temperatursensors 20 das Vorhandensein heißer Hilfsflüssigkeit im Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c bis zur steuerbaren Beschleunigungsvorrichtung 6, 6a, 6b, 6c feststellbar ist. Ein weiteres Fördern von dann heißer Hilfsflüssigkeit aus dem Hilfsflüssigkeitsvorlauf in den Hilfsflüssigkeitsrücklauf würde keinen weiteren beschleunigenden Effekt haben. Vielmehr würde es durch die Beeinflussung des Druckes im Hilfsflüssigkeitsvorlauf und Hilfsflüssigkeitsrücklauf ggf. ein rasches Strömen heißer Hilfsflüssigkeit zur Wärmetauscherstation mit einem Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit negativ beeinflussen.
Ebenfalls gilt in vergleichbarer Weise für die Wärmetauscherstationen, dass wenigstens ein Temperatursensor 20 angeordnet ist und die Zuführung von Hilfsflüssigkeit aus dem Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c durch eine steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6, 6a, 6b, 6c in den Hilfsflüssigkeitsrücklauf 2 beendet wird, wenn mit Hilfe dieses Temperatursensors 20 das Vorhandensein heißer Hilfsflüssigkeit im Hilfsflüssigkeitsvorlauf 1, 1a, 1b, 1c bei derjenigen Wärmetauscherstationen 11a, 11b, 11c ermittelbar ist, für die ein Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit signalisiert wurde. Insbesondere bei einer Anordnung von steuerbaren Beschleunigungsvorrichtungen am Heizungsvorlauf hinter den Wärmetauscherstationen wird dies regelmäßig vorkommen. Der Temperatursensor muss dabei nicht zwingend genau bei der Wärmetauscherstation angeordnet sein. Er kann auch davor angeordnet sein und - ggf. unter zusätzlicher Berücksichtigung der Schaltgeschwindigkeit der steuerbaren Beschleunigungsvorrichtung - das Umschalten der steuerbaren Beschleunigungsvorrichtung 6, 6a, 6b, 6c entsprechend der Anordnung im Verhältnis zur Strömungsgeschwindigkeit etwas später erfolgen. Ebenso kann er etwas dahinter angeordnet sein, denn das Ankommen heißen Heizungswassers erfolgt nicht schlagartig sondern - aufgrund der Auskühlung des ersten Schwalls in der Leitung - in Form eines raschen Temperaturanstiegs. Wird bei Anstieg der Temperatur geschaltet, und das in Abhängigkeit von der Anordnungsentfernung des Temperatursensors 20 von der Wärmetauscherstation 11a, 11b, 11c, so kann auch damit der richtige Zeitpunkt des Ankommens heißen Heizungswassers ermittelt werden.
Ferner hat - sowohl bezüglich Beschleunigungsvorrichtungen 6, 6a, 6b, 6c , als auch der Wärmetauscherstationen 11a, 11b, 11c - das Abschalten des Beschleunigens nicht notwendigerweise sehr exakt zu erfolgen. Dies gilt insbesondere bei Wärmetauscherstationen mit Heizungswasservorrat und dabei insbesondere bei Wärmetauscherstationen mit einem Heizungswasservorrat der größer ist als der mindestens notwendige zur ununterbrochenen Versorgung des Wärmetauschers.
Die Beschleunigungsvorrichtung 6 kann aus wenigstens einer Pumpe 4 mit wenigstens einem Rückflussverhinderer 8 oder aus wenigstens einer Pumpe 4 und wenigstens einem elektrischem Ventil 19 oder lediglich aus wenigstens einem elektrischen Ventil 19 bestehen. Letztere Ausführung kann dann die Förderleistung einer im System bereits vorhandenen Pumpe nutzen. Solche bereits vorhandenen, bzw. notwendigen Pumpen 4 können zu auch zusammen mit einer Pumpe 4, welche ausschließlich für die Beschleunigungsvorrichtung 6, 6a, 6b, 6c angeordnet ist, genutzt werden und so den Beschleunigungseffekt verstärken. So können diese zwei Pumpen 4 auch gemeinsam als Bestandteil einer Beschleunigungsvorrichtung 6 betrachtet/definiert werden.
Bei dezentralen Wärmetauscherstationen zur Trinkwassererwärmung sind meist auch Komponenten zur Heizungswasserzuführung/-verteilung der Wohnraumheizungen in passender Temperatur vorgesehen. Diese haben meist bereits eine Pumpe installiert, da laut Energieeinsparverordnung das Heizungswasser den Wohnraumheizungen nach der Außentemperatur/ dem Heizbedarf geregelt zugeführt werden soll. Diese Pumpe 4 bei einer Wärmetauscherstationen 11a, 11b, 11c, welche die Wohnraumheizungen unmittelbar mit Heizungswasser versorgt, kann mit einer reversibel zu öffnenden zusätzlichen Verbindung in Form eines elektrischen Ventils 19 als Beschleunigungsvorrichtung 6 genutzt werden, bzw. Teil der Beschleunigungsvorrichtung 6 werden. Aber auch alle bereits vorhandenen Ventile zur Steuerung der Wohnraumheizungen selbst können, bei geeigneter Ausführung dieser Ventile, zusammen mit dieser Pumpe 4 als Beschleunigungsvorrichtung 6 eingesetzt werden; die Pumpe 4 wird entsprechend angesteuert und läuft vorzugsweise entsprechend mit höherer Leistungseinstellung. Aber auch die Pumpe 4, welche den Heizungsvorlauf 1 mit Heizungswasser aus der Heizungseinheit 14 versorgt und in der Regel bei der Heizungseinheit 14 angeordnet ist, kann Teil einer Beschleunigungsvorrichtung 6 sein, bzw. werden, oder für eine Beschleunigungsvorrichtung 6 das Fördern des Heizungswassers mit entsprechender Leistungseinstellung durchführen. Bei einer Pumpe 4 mit einem Rückflussverhinderer 8 als Beschleunigungsvorrichtung 6 sollte der Rückflussverhinderer 8 vorzugsweise nur dann öffnen, wenn auch diese Pumpe 4 der Beschleunigungsvorrichtung 6 zwecks Beschleunigung aktiviert wird, da es ansonsten zu ungewolltem Durchströmen des Rückflussverhinderers kommen kann; dies kann beispielsweise durch einen an die Pumpe 4 angepasst größeren notwendigen Öffnungsdruck erreicht werden. Ebenfalls können solche Übertritte verhindert werden, indem die Anschlüsse der Verbindung mit Rückflussverhinderer an den Heizungsvorlauf und Heizungsrücklauf als Strahlpumpen in der Art ausgebildet werden, dass durch ein Strömen im Heizungsvorlauf ein Unterdruckeffekt in Richtung Rückflussverhinderer und/oder durch ein Strömen im Heizungsrücklauf ein Überdruckeffekt in Richtung Rückflussverhinderer erreichbar ist, wobei der mögliche Druck der Pumpe bei Aktivierung größer sein muss als diese Effekte.
Üblich ist, dass im System und/oder bei den Wärmetauscherstationen 11a, 11b, 11c wenigstens eine steuerbare thermische Mischvorrichtung (7) angeordnet ist, wobei in erfindungsgemäßen Systemen und/oder erfindungsgemäßen Wärmetauscherstationen bei Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit zur Übertragung von Wärmeenergie von der Hilfsflüssigkeit auf die zu erwärmende Flüssigkeit die Steuerung einer steuerbaren thermischen Mischvorrichtung (7) vorzugsweise auf heiße Hilfsflüssigkeit mischend steuerbar ist.
Thermische Mischvorrichtungen 7 sind in der Regel sowohl bei den Wärmetauscherstationen 11a, 11b, 11c, als auch für die Versorgung des Heizungsvorlaufs 1 eingesetzt. Erstere können ebenfalls im Fall eines Beschleunigens unterstützend angesteuert werden, indem diese auf maximal heiß schalten und so helfen die maximale Leistung der Pumpe 4 zu nutzen, da nicht ein Teil der Förderleistung der Pumpe 4 zum Runtermischen der Temperatur des Heizungswassers zur Versorgung der Wohnraumheizung vom Heizkörperrücklauf 22 in den Heizkörpervorlauf 21 abgezweigt wird. Die thermische Mischvorrichtung 7 bei der Heizungseinheit hingegen führt bei maximal heißer Stellung sämtliches Heizungswasser aus dem Heizungsrücklauf 2 in die Heizungseinheit 14 und somit ausschließlich heißes Heizungswasser in den Heizungsvorlauf 1, was in der Regel notwendig ist um den Wärmetauscher 16 mit heißem Heizungswasser zu versorgen. Steht noch heißeres als heißes Heizungswasser aus der Heizungseinheit 14 zur Verfügung, so reicht ggf. auch eine Ansteuerung der thermischen Mischvorrichtungen auf heiß.
Ebenfalls vorteilhaft sind im erfindungsgemäßen System in der Leistung steuerbare Pumpen 4, 4a, 4b, da bei geringem Heizbedarf entsprechend weniger schnell und entsprechend kühleres Heizungswasser befördert werden braucht als in Zeiten der Versorgung eines Wärmetauschers 16 mit heißem Heizungswasser und insbesondere auch in Zeiten eines beschleunigten Beförderns entsprechend heißem Heizungswassers. Insofern können solche Pumpen 4 Teil einer Beschleunigungsvorrichtung 6, 6a, 6b, 6c sein, bzw. eine solche unterstützen.
Wärmetauscherstationen mit eigener Pumpe 4a zum Befördern von Heizungswasser durch den Wärmetauscher 16 können ebenfalls Teil einer Beschleunigungsvorrichtung 6 werden. Soll das Beschleunigen nicht für den eigenen Wärmetauscher durchgeführt werden, so kann es, abhängig von der Heizungswassertemperatur, vorteilhaft sein, das Heizungswasser beim Beschleunigen nicht durch den Wärmetauscher strömen zu lassen. Hierfür kann vorzugsweise ein steuerbares Ventil in einer Umleitung für das entsprechende Leiten des Heizungswassers vorgesehen werden. Wird das Heizungswasser durch das Beschleunigen - unterstützt durch weitere Beschleunigungsvorrichtungen im System - hingegen schneller durch einen aktivierten Wärmetauscher geleitet, so kann auch diese Heizungswassermenge mit höherem Volumenstrom bei geringerer Temperatur das kalte Trinkwasser hinreichend erwärmen. Auch dies sollte vorzugsweise koordiniert stattfinden: Genutzte Wärmetauscher werden beschleunigt durchströmt und nicht genutzte Wärmetauscher nicht.
Für die Art der Bedarfssensoren 15a bis 15c gibt es verschiedene Optionen. So können Fließsensoren oder auch Temperatursensoren zur Anwendung kommen, je nach Anordnung. Bei einer Anordnung gem. der 1 und 2 können Fließsensoren schneller einen Bedarf detektieren; Temperatursensoren hingegen reagieren dort etwas verzögert, was aber auch gewünscht sein kann, um nicht bei jeder Kleinentnahme ein Beschleunigen einleiten zu lassen. Bei einer Anordnung gem. 3 kann hingegen nur ein Fließsensor ein Starten der Pumpe 4a bewirken, da erst dadurch dem Wärmetauscher und somit dem Trinkwasser Wärme zugeführt werden kann. Für eine weitere Leistungsfeinsteuerung der Pumpe 4a kann ein Temperatursensor ggf. sinnvoller sein. Besonders vorteilhaft wäre eine Kombination von Fließsensor und Temperatursensor an dieser Stelle; noch vorteilhafter kombiniert mit einem Temperatursensor 20 am/im Heizungsvorlauf 1 gem. 3. Die Steuerungseinheit kann mit dieser zusätzlichen Information die Leistungssteuerung der Pumpe 4a besonders genau ansteuern. Bezüglich der Ansteuerung der Beschleunigungsvorrichtung 6 für eine andere Wärmetauscherstation 11a bis 11c stellt der gleiche Temperatursensor 20 in 3 das Ankommen von heißem Heizungswasser fest, wann also kein weiteres Beschleunigen mehr notwendig ist. Bedarfssensor 15b gem. 4 kann hingegen nur ein Temperatursensor sein, da bei Wärmetauscherstationen mit Heizungswasservorrat 24 mit Puffermenge nur so ein Aufbrauchen der Puffermenge und somit ein Bedarf an Beschleunigung detektiert werden kann. Sollten Wärmetauscherstationen mit Heizungswasservorrat 24, aber bei diesem ohne Puffermenge angeordnet sein, so muss unten im Heizungswasservorrat 24 zwar auch ein Temperatursensor angeordnet werden; dieser arbeitet dann aber nicht als Bedarfssensor, sondern hilft den Heizungswasservorrat wieder korrekt vollständig zu befüllen.
Wichtiger Bestandteil eines erfindungsgemäßen Systems oder einer erfindungsgemäßen Wärmetauscherstation ist, dass Signale von wenigstens einer Steuerungseinheit 13 zur Steuerung steuerbarer thermischer Mischvorrichtungen 7 und/oder Signale von wenigstens einer Steuerungseinheit 13 zur Steuerung von Pumpen 4, 4a, 4b und/oder Signale von wenigstens einer Steuerungseinheit 13 zur Steuerung steuerbarer Beschleunigungsvorrichtungen 6 und/oder Signale von Bedarfssensoren 15a, 15b, 15c für die wenigstens eine Steuerungseinheit 13 und/oder Signale von Temperatursensoren 20, 20a, 20b für die wenigstens eine Steuerungseinheit 13 mittels Signalübertragungsvorrichtung 9 übertragbar sind. Um ein koordinierte Beschleunigen gem. dem erfindungsgemäßen System zu ermöglichen, müssen Bedarfssensoren 15a, 15b, 15c, Temperatursensoren 20, 20a, 20b, Pumpen 4, 4a, 4b, thermische Mischvorrichtungen 7 und Beschleunigungsvorrichtungen 6 über wenigstens eine Signalübertragungsvorrichtung 9 und mit wenigstens einer Steuerungseinheit 13 kommunizieren können. Ziel des gesamten koordinierten Beschleunigens ist eine Erhöhung des Volumenstroms im Heizungsvorlauf 1, die durch ein koordiniertes Zuführen von Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1 über Beschleunigungsvorrichtungen 6 in den Heizungsrücklauf 2 erreicht wird, wodurch schneller heißes Heizungswasser an der Bedarfsstelle ankommt. Dabei sollte aber trotzdem nicht unnötig heißes Heizungswasser in den Heizungsrücklauf gelangen, was durch die zuvor erläuterten Signalübertragungen und Sensoranordnungen erreichbar ist.
Die Signalübertragungsvorrichtungen 9 können auf unterschiedlichste Weise eingerichtet werden. Es kann beispielsweise eine Signalleitung für die Signalübermittlung verlegt werden. Es sind aber auch Signalübertragungen über das Gebäudestromnetz oder über Funk möglich. Ebenfalls möglich und bei einer Nachrüstung ggf. besonders vorteilhaft ist eine Signalübermittlung mittels akustischer Signale über die Heizungswasserleitungen. Dabei sollte die Übertragungsfrequenz vorzugsweise in einer unhörbaren Frequenz gewählt werden. Natürlich sind auch alle aufgeführten Signalübermittlungsarten kombinierbar.
Das koordinierte Beschleunigen kann vorzugsweise dann eingestellt werden, wenn heißes Heizungswasser dort ankommt, wo ein Bedarf an heißem Heizungswasser generiert wurde. Beschleunigungsvorrichtungen 6 die an unterstützend arbeiten, selbst aber nicht an der Stelle angeordnet sind die einen Bedarf signalisiert hat, sollten vorzugsweise ebenfalls dann das Beschleunigen stoppten, wenn deren weiteres Fördern keine Unterstützung der koordinierten Beschleunigung für die Bedarf generierende Stelle mehr darstellt. Wurde beispielsweise bei Wärmetauscherstation 11b ein koordiniertes Beschleunigen ausgelöst, so sollte Beschleunigungsvorrichtung 6a vorzugsweise nicht weiter unterstützend Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1 in den Heizungsrücklauf 2 befördern sobald heißes Heizungswasser den Abzweig vom Heizungsvorlauf 1 zur Beschleunigungsvorrichtung 6a erreicht, also dem Ende des Heizungsvorlaufs 1a. Um nicht auch dort noch einen Temperatursensor anordnen zu müssen reicht - bei entsprechend kurzen Leitungswegen vom Heizungsvorlauf zur Wärmetauscherstation 11a - auch ein Stoppen der Beschleunigungsvorrichtung 6a sobald heißes Heizungswasser bei dieser ankommt. Nachgeordnete Beschleunigungsvorrichtungen wie beispielsweise die Beschleunigungsvorrichtung 6c in 2, sollten hingegen stoppen, sobald das heiße Heizungswasser an der Bedarfsstelle ankommt.
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 12a bis 12c sind nur schematisch stellvertretend für Warmwasserentnahmestellen 12 dargestellt. Dies können auch mehrere Warmwasserentnahmestellen 12 sein oder ganz allgemein eine Warmwasserleitung für warmes Trinkwasser - ggf. auch verzweigt - mit wenigstens einer angeordneten Warmwasserentnahmestelle 12. Bei den Heizelement 25 ist zwecks besserer Übersichtlichkeit kein separater Temperatursensor zur Temperatursteuerung eingezeichnet. Gleichwohl ist für die Heizelemente 25 eine temperaturabhängige Steuerung für alle erfindungsgemäßen Systeme und die Figuren als gegeben zu unterstellen, wobei auch eine passende Auslegung solcher Heizelement eine temperaturabhängige Steuerung ggf. überflüssig machen kann. Schwankungen in der Heizungswassertemperatur und somit in der Temperatur des zu erwärmenden Trinkwassers könne auch über einen thermostatischen Mischer für das warme Trinkwasser ausgeglichen werden. Solche Ausführungsarten sind in den Figuren nicht berücksichtigt, können aber immer als optionale Ausführungen angenommen werden.
In den Zeichnungen zeigen 1 bis 4 schematische Darstellungen von jeweils unterschiedlichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems.
In 1 ist eine schematische Darstellung eines ersten erfindungsgemäßen Systems gezeigt. Beispielhaft ist ein erfindungsgemäßes System mit drei Wärmetauscherstationen 11a bis 11c und einer steuerbaren Beschleunigungsvorrichtung 6 abgebildet. Die Wärmetauscherstationen 11a bis 11c versorgen jeweils Warmwasserentnahmestellen 12a bis 12c; das bei Warmwasserbedarf durch die Kaltwasserleitung 3 herbeiströmende kalte (Trink)Wasser wird durch in den Wärmetauscherstationen 11a bis 11c angeordnete Wärmetauscher erwärmt. Das durch den Heizungsvorlauf 1 zu den Wärmetauscherstationen 11a bis 11c herbeiströmende warme Heizungswasser überträgt in den Wärmetauschern Wärmeenergie auf das zu erwärmende (Trink)Wasser, welches an den Warmwasserentnahmestellen 12a bis 12c entnommen werden kann. Auf die Abbildung des Aufbaus der Wärmetauscherstationen 11a bis 11c und der steuerbaren Beschleunigungsvorrichtung 6 wird in dieser 1 verzichtet. Die Bedarfssensoren 15a bis 15c sind hier außerhalb der Wärmetauscherstationen abgebildet, können aber vorzugsweise in den Wärmetauscherstationen angeordnet werden.
Handelte es sich bei den Wärmetauscherstationen 11a bis 11c um herkömmliche Wärmetauscherstationen und ein System ohne eine steuerbare Beschleunigungsvorrichtung, so müsste ganzjährig heißes Heizungswasser durch den Heizungsvorlauf die Wärmetauscherstationen und den Heizungsrücklauf zirkulieren, damit die Wärmetauscher in den Wärmetauscherstationen rasch warmes Trinkwasser bereit stellen können. Alternativ könnte das System auch so arbeiten, dass erst wenn wenigstens einer der Bedarfssensoren 15a bis 15c eine Warmwasserentnahme feststellt heißes Heizungswasser durch den Heizungsvorlauf 1 zu den Wärmetauscherstationen 11a bis 11c strömt; die thermische Mischvorrichtung 7 kann die Heizungswassertemperatur entsprechend regeln, unterstützt durch das Fördern der Pumpe 4, ggf. mit einer Erhöhung der Förderleistung. Geregelt werden können diese Vorgänge mit der Steuerungseinheit 13. Wird lediglich warmes Heizungswasser zur Versorgung der Heizungen benötigt, so mischt die thermische Mischvorrichtung 7 entsprechend kühleres Heizungswasser aus dem Heizungsrücklauf 2 bei um die gewünschte Heizungswassertemperatur zu erreichen; dabei können auch Außentemperatur/Heizbedarf und Zeiten von Nachtabsenkungen berücksichtigt werden. Allerdings dauert es dann sehr lange bis heißes Heizungswasser die Wärmetauscher erreicht; entsprechend lange muss der Nutzer an der Warmwasserentnahmestelle auf warmes Trinkwasser warten.
Bei einem erfindungsgemäßen System gem. 1 ist hingegen eine steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6 angeordnet. Diese kann so gesteuert werden, dass sie bei Bedarf Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1 in den Heizungsrücklauf 2 leitet, bzw. befördert. Setzt beispielsweise eine Warmwasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12b ein, so lässt die Steuerung dieser herkömmlichen Wärmetauscherstation 11b Heizungswasser durch deren Wärmetauscher strömen. Der Bedarfssensor 15b detektiert ebenfalls eine Warmwasserentnahme, wodurch die steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6 über die Signalübertragungsvorrichtung 9 zum Leiten von Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1 in den Heizungsrücklauf 2 gesteuert wird. Zusammen bewirken diese beiden Ströme eine Erhöhung des Volumenstroms im Heizungsvorlauf 1, wodurch schneller hinreichend heißes Heizungswasser den Wärmetauscher der Wärmetauscherstation 11b erreicht. Optional kann die Leistung der Pumpe 4 ggf. zusätzlich erhöht werden. Die thermische Mischvorrichtung 7 sorgt vorzugsweise zeitgleich dafür, dass jetzt heißes Heizungswasser aus der Heizungseinheit 14 in den Heizungsvorlauf 1 strömt. Bei Systemen mit herkömmlichen Wärmetauscherstationen aber ohne thermische Mischvorrichtung sorgt eine solche Volumenstromerhöhung in Zeiten ohne Heizbedarf oder mit geringem Heizbedarf alleine dafür, dass das Heizungswasser ab dem Ansprechen des Bedarfssensors schneller zur Wärmetauscherstation strömt und dadurch eher/schneller hinreichend heiß dort ankommt.
Sobald das Heizungswasser hinreichend heiß den Wärmetauscher erreicht, kann die steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6 das Leiten von Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1 in den Heizungsrücklauf 2 vorzugsweise beenden; ein entsprechendes Signal erhält die steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6 erneut über die Signalübertragungsvorrichtung 9. Auch dieses Signal kann bei vorteilhafter Anordnung und Auslegung durch den Bedarfssensor 15b detektiert werden; alternativ kann ein weiterer Sensor angeordnet werden. Beendet die steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6 wie beschrieben das Leiten in den Heizungsrücklauf 2, so wird ein unnötiges Strömen von heißem Heizungswasser in solche Bereiche des Heizungsvorlaufs 1 verhindert, in denen lediglich kaltes oder warmes, nicht aber heißes Heizungswasser benötigt wird. Im Fall der obigen beispielhaften Warmwasserentnahme an der Warmwasserentnahmestelle 12b kann ein Strömen von heißem Heizungswasser in den Heizungsvorlaufsabschnitt 1c und in den Heizungsrücklauf 2 somit verhindert oder wenigstens stark reduziert werden.
Handelt es sich bei den Wärmetauscherstationen 11a bis 11c um Wärmetauscherstationen gem. dem EP2963350 , so steht aufgrund des bei jeder Wärmetauscherstation vorhandenen Wärmeenergievorrates auch bei jeder Wärmetauscherstation unmittelbar hinreichend heißes Heizungswasser zur Verfügung. Kommt bei solchen Wärmetauscherstationen ein erfindungsgemäßes System zum Einsatz, so erreicht auch diese Wärmetauscherstationen schneller heißes Heizungswasser aus der Heizungseinheit 14. Dadurch wiederum kann der Wärmeenergievorrat bei solchen Wärmetauscherstationen kleiner ausgelegt werden. Dies wirkt sich positiv auf die notwendige Größe der Wärmetauscherstationen und auf deren Energieverbrauch zur Aufrechterhaltung der Temperatur des Wärmeenergievorrates aus. Als Bedarfssensor kann bei solchen Wärmetauscherstationen mit Wärmeenergievorrat beispielsweise ein Temperaturfühler am Wärmeenergievorrat sein; wird der notwendige Vorrat an heißem Heizungswasser unterschritten, so wird bei diesen Wärmetauscherstationen erst dann ein Bedarf an heißem Heizungswasser detektiert. Es muss somit nicht bei jeder kleinen Warmwasserentnahme ein Nachschub an heißem Heizungswasser eingeleitet werden. Außerdem können bereits angeordnete Sensoren solcher Wärmetauscherstationen als Bedarfssensoren für diese erfindungsgemäßen Systeme genutzt werden.
Wie in der allgemeinen Beschreibung erläutert kann die steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6 als aktive oder als passive ausgelegt werden. Handelt es sich bei den Wärmetauscherstationen 11a bis 11c um aktive Wärmetauscherstationen, wie ebenfalls in der allgemeinen Beschreibung erläutert, so ist die Anordnung einer aktiven steuerbaren Wärmetauscherstation vorteilhaft; entsprechend bei passiven Wärmetauscherstationen auch passive steuerbare Beschleunigungsvorrichtungen.
In dieser 1 ist lediglich eine steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6 gezeigt. Vorteilhaft können aber auch mehr als eine steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6 angeordnet werden.
In 2 ist eine schematische Darstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Systems gezeigt. Beispielhaft ist ein erfindungsgemäßes System mit drei Wärmetauscherstationen 11a bis 11c abgebildet; diese fungieren zusätzlich als steuerbare Beschleunigungsvorrichtungen 6a bis 6c und sind entsprechend ausgelegt, bzw. vereinen die Komponenten von Wärmetauscherstationen und steuerbaren Beschleunigungsvorrichtungen. Dafür sind sowohl herkömmliche aktive und herkömmliche passive Wärmetauscherstationen modifizierbar/nutzbar, als auch aktive und passive Wärmetauscherstationen gem. EP2963350 .
Handelt es sich um aktive Wärmetauscherstationen 11a bis 11c, so können beispielsweise die für die Wärmetauscher angeordneten Pumpen für eine Volumenstromerhöhung an heißem Heizungswasser im Heizungsvorlauf 1 aktiviert werden, auch wenn an der betreffenden Wärmetauscherstation selbst kein heißes Heizungswasser benötigt wird. Aber auch Pumpen, welche die Heizungsleitungen der angeschlossenen Wohnung versorgen, können zusätzlich oder alternativ dafür genutzt werden. Ventile können ein entsprechendes Leiten von Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1 in den Heizungsrücklauf 2 ermöglichen. Es werden somit vorhandene Komponenten der Wärmetauscherstationen 11a bis 11c als Komponenten für steuerbare Beschleunigungsvorrichtungen 6a bis 6c genutzt. Dies reduziert den Montageaufwand und die Kosten. Es können zahlreiche Pumpen zeitgleich zum Einsatz kommen, was den Volumenstrom besonders stark erhöht und heißes Heizungswasser somit besonders schnell zu dem Wärmetauscher befördert wo es benötigt wird.
Folgende Erläuterungen sollen beispielhaft eine vorteilhafte Arbeitsweise aufzeigen: Wird durch den Bedarfssensor 15b ein Bedarf an heißem Heizungswasser für die Wärmetauscherstation 11b detektiert, so aktiviert die Steuerungseinheit 13 alle steuerbaren Beschleunigungsvorrichtungen 6a bis 6c der Wärmetauscherstationen 11a bis 11c, bzw. in den Wärmetauscherstationen 11a bis 11c . Zusätzlich wird die thermische Mischvorrichtung 7 so angesteuert, dass diese heißes Heizungswasser in den Heizungsvorlauf 1 einleitet. Ferner kann, wenn möglich, die Förderleistung der Pumpe 4 gesteigert werden. Durch diese Steuerungen und Aktivierungen strömt das heiße Heizungswasser besonders schnell in Richtung Wärmetauscherstation 11b. Sobald das heiße Heizungswasser die davor angeordnete Wärmetauscherstation 11a erreicht sollte deren steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6a stoppen, da ab diesem Zeitpunkt durch sie keine Unterstützung der Volumenstromerhöhung heißen Heizungswassers in Richtung Wärmetauscherstation 11b stattfindet. Die steuerbaren Beschleunigungsvorrichtungen 6b und 6c arbeiten weiter bis das heiße Heizungswasser auch die Wärmetauscherstation 11b erreicht. Ab diesem Zeitpunkt stoppen alle volumenstromerhöhenden Maßnahmen; die steuerbaren Beschleunigungsvorrichtungen 6b und 6c stoppen und die Pumpe 4 arbeitet mit der normalen, für die Trinkwassererwärmung bei der Wärmetauscherstation 11b notwendigen Förderleistung weiter.
In 3 ist eine erste schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wärmetauscherstation 11 gezeigt. Hierbei handelt es sich beispielhaft um eine aktive herkömmliche Wärmetauscherstation.
Wärmetauscherstationen, die sowohl der Versorgung der Wohnraumheizung, als auch der Trinkwassererwärmung dienen, sollen die Wohnraumheizungen mit Heizungswasser versorgen, dessen Temperatur zum Heizbedarf bei der aktuellen Außentemperatur passt. Deshalb ist bei dezentralen Wärmetauscherstationen regelmäßig eine thermische Mischvorrichtung 7 angeordnet. Die Pumpe 4b versorgt die Wohnraumheizungen mit Heizungswasser, welches über den Heizungsvorlauf 1 über die thermische Mischvorrichtung 7 zu den Wohnraumheizungen gelangt. Dabei befördert die Pumpe 4b abgekühltes Heizungswasser aus dem Heizkörperrücklauf 22 in Richtung Heizungsrücklauf 2. Die thermische Mischvorrichtung 7 wiederum nutzt das abgekühlte Heizungswasser aus dem Heizkörperrücklauf 22 um das Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1 auf die für den Heizkörpervorlauf 21 passende, bzw. gewünschte Temperatur zu regeln.
Bei dieser erfindungsgemäßen Wärmetauscherstation 11 ist ein Ventil 19 angeordnet. Dieses zusätzliche Bauteil bildet zusammen mit der Pumpe 4b hier beispielhaft die steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6, unterstützt von der thermischen Mischvorrichtung 7, wobei sowohl Pumpe 4b als auch thermische Mischvorrichtung 7 auch bei nicht-erfindungsgemäßen Wärmetauscherstationen regelmäßig bereits angeordnet sind und entsprechend genutzt werden können. Der Bedarfssensor 15 ist ebenfalls bei aktiven herkömmlichen Wärmetauscherstationen bereits angeordnet, da auch zum Aktivieren der Pumpe 4a zur Versorgung des Wärmetauschers 16 mit heißem Heizungswasser der Bedarf detektiert werden muss.
Wird an einer nachgeordneten Wärmetauscherstation - wie zu 2 erläutert - ein Bedarf an heißem Heizungswasser detektiert, so öffnet, von der Steuerungseinheit 13 - gem. der 2 - gesteuert, das Ventil 19 und die Pumpe 4b fördert auf Maximalleistung. Unterstützend „simuliert“ die thermische Mischvorrichtung 7 eine heiße Heizungswassertemperatur für den Heizkörpervorlauf 21, wodurch kein Wasser aus dem Heizkörperrücklauf 22 dem Heizungswasser für den Heizkörpervorlauf 21 beigemischt wird. Dadurch wird der für die Pumpe 4b maximal mögliche Volumenstrom ermöglicht, welcher, wie zu 2 erläutert, das Strömen von heißem Heizungswasser zu der Wärmetauscherstation mit Bedarf an heißem Heizungswasser beschleunigt.
Sobald der Temperatursensor 20 heißes Heizungswasser detektiert stoppt die Steuerungseinheit das Beschleunigen bei der Wärmetauscherstation 11. Ventil 19 schließt wieder, die thermische Mischvorrichtung 7 und die Pumpe 4b arbeiten wieder dem Bedarf der Wohnraumheizung entsprechend.
Zusätzlich kann die Pumpe 4a den Vorgang des Beschleunigens maßgeblich unterstützen. Die Pumpe 4a kann ebenfalls starten und Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1 in den Heizungsrücklauf 2 befördern, auch ohne eine Entnahme warmen Trinkwassers an der Warmwasserentnahmestelle 12. Der Temperaturfühler 20 fungiert wie zuvor zu Pumpe 4b erläutert. Dadurch hilft der Temperaturfühler 20 auch ein Verkalken des Wärmetauschers 16 zu verhindern, da kein im Wärmetauscher 16 stehendes Trinkwasser über ein Verkalkungstemperaturniveau hinaus erwärmt wird.
In dieser 3 ist bei der Wärmetauscherstation 11 keine Steuerungseinheit angeordnet. Herkömmliche Wärmetauscherstationen ohne Einbindung in ein erfindungsgemäßes System benötigen eine Steuerungseinheit. In dieser 3 übernimmt eine zentrale Steuerungseinheit - gem. der 1 und 2 - die erfindungsgemäßen Steuerungsaufgaben und die Steuerungsaufgaben herkömmlicher Wärmetauscherstationen. Alternativ sind auch Anordnungen möglich und ggf. vorteilhaft, bei denen dezentrale Steuerungseinheiten jeweils die Steuerungsaufgaben herkömmlicher Wärmetauscherstationen übernehmen und eine zentrale Steuerungseinheit die Steuerungsaufgaben des erfindungsgemäßen Systems und dessen Komponenten. Dies bietet sich insbesondere für die Nachrüstung des erfindungsgemäßen Systems bei bereits installierten Wärmetauscherstationen an. Eine weitere Möglichkeit ist die Modifizierung und Nutzung der vorhandenen Steuerungseinheiten bereits installierter Systeme mit herkömmlichen Wärmetauscherstationen zur Steuerung des dann entstehenden erfindungsgemäßen Systems zum koordinierten Beschleunigen. Über die Signalübertragungsvorrichtung 9 können die Steuerungseinheiten die zusätzlich notwendigen Signale erhalten und entsprechend gem. den Anforderungen des erfindungsgemäßen Systems steuern.
Vorzugsweise sollte eine leistungsstärkere Pumpe 4b - vorzugsweise regelbar - angeordnet werden als für die Versorgung der Heizkörperleitungen bei herkömmlichen Wärmetauscherstationen regelmäßig verwendet wird. Mit hoher Leistungeinstellung kann dann das koordinierte Beschleunigen des erfindungsgemäßen Systems und mit geringerer Leistungseinstellung das gewöhnliche Versorgen von thermischer Mischvorrichtung 7, Heizkörpervorlauf 21 und Heizkörperrücklauf 22 durchgeführt werden.
In 4 ist eine zweite schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wärmetauscherstation 11 gezeigt. Hierbei handelt es sich beispielhaft um eine aktive Wärmetauscherstation mit einem Heizungswasservorrat 24. Wärmetauscherstationen mit Heizungswasservorrat sind aus dem EP 2963350 bekannt und sind besonders vorteilhaft in erfindungsgemäßen Systemen einsetzbar.
Diese Wärmetauscherstation 11 bevorratet im Heizungswasservorrat 24 heißes Heizungswasser. Thermisch geschichtet befindet sich oben im Heizungswasservorrat 24 das heiße und unten ggf. kühleres Heizungswasser; die Buchstaben „h“ und „k“ im Heizungswasservorrat 24 der 4 weisen darauf hin. Der Heizungswasservorrat 24 ist - was hier zu besseren Übersichtlichkeit nicht abgebildet ist - thermisch gut isoliert und das heiße Heizungswasser wird durch ein Heizelement 25 auf der gewünschten Temperatur gehalten, die geringen Wärmeverluste somit ausgeglichen. Die Thermoweiche 23 leitet heißes Heizungswasser nach links und kühleres Heizungswasser nach oben. Durch den Vorrat an heißem Heizungswasser ist eine solche Wärmetauscherstation 11 jederzeit bereit rasch warmes Trinkwasser an der Warmwasserentnahmestelle 12 bereit zu stellen, unabhängig von der Heizungswassertemperatur. Spricht der Bedarfssensor 15a an, so startet die Pumpe 4a und befördert dadurch auch Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1 zur Thermoweiche 23. Der große Vorteil solcher Wärmetauscherstationen mit Heizungswasservorrat 24 besteht u.a. darin, dass nicht permanent heißes Heizungswasser durch Heizungsvorlauf 1 und Heizungsrücklauf 2 zirkulieren braucht und trotzdem jederzeit rasch warmes Trinkwasser bereit gestellt werden kann. Erreicht deshalb nach dem Starten der Pumpe 4a zunächst kühleres Heizungswasser die Thermoweiche 23, so leitet die Thermoweiche 23 dieses unten in den Heizungswasservorrat 24; heißes Heizungswasser aus dem oberen Teil des Heizungswasservorrats 24 strömt deshalb zur Heizungswasserseite 17 des Wärmetauschers 16 und gibt im Wärmetauscher 16 Wärmeenergie an das Trinkwasser auf der Trinkwasserseite 18 des Wärmetauschers 16 ab, wodurch an der Warmwasserentnahmestelle 12 rasch warmes Trinkwasser bereit steht. Erreicht heißes Heizungswasser die Thermoweiche 23, so wird dieses - bei noch andauernder Trinkwassererwärmung - von der Thermoweiche 23 nach links zum Wärmetauscher 16 geleitet. Der Vorrat an heißem Heizungswasser im Heizungswasservorrat 24 reicht wenigstens so lange, bis heißes Heizungswasser die Thermoweiche 23 erreicht, wobei das erfindungsgemäße System durch das koordinierte Beschleunigen diese Zeitspanne deutlich kürzer und somit auch die im Heizungswasservorrat 24 zu bevorratende heiße Heizungswassermenge wesentlich kleiner zu halten hilft.
Steigt der Pegel kühleren Heizungswassers im Heizungswasservorrat 24 durch das zuvor beschriebene Fördern der Pumpe 4a bis zum Temperatursensor 20a an, so öffnet das Ventil 19 und die Pumpe 4b beginnt mit Maximalleistung zu fördern, wodurch sich der Volumenstrom des Heizungswassers im Heizungsvorlauf 1 deutlich erhöht. Gleichzeitig mit dem Beschleunigen durch das Starten der Pumpe 4b wird dies entsprechend den anderen steuerbaren Beschleunigungsvorrichtungen im erfindungsgemäßen System über die Signalübermittlungsvorrichtung 9 signalisiert. Alle steuerbaren Beschleunigungsvorrichtungen zusammen erhöhen den Volumenstrom nochmals deutlich, wodurch nochmals deutlich schneller heißes Heizungswasser die Wärmetauscherstation 11 erreicht, der Heizungswasservorrat 23 entsprechend kleiner ausgelegt werden kann.
Das Ventil 19 bildet zusammen mit der Pumpe 4b in dieser Wärmetauscherstation 11 dieser 4 somit die steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6, vorzugsweise unterstützt vom Regeln der thermischen Mischvorrichtung 7 auf „heiß“, wie zu 3 bereits erläutert. Die Erläuterungen zur Funktionsweise der Versorgung und Regelung der Wohnraumheizungen gilt auch hier entsprechend.
Der Temperatursensor 20a ist vorzugsweise nicht ganz unten im Heizungswasservorrat 23 angeordnet. Dadurch wird nicht bei jeder einsetzenden Warmwasserentnahme die Pumpe 4b gestartet, sondern erst wenn eine gewisse Puffermenge aufgebraucht ist, der Pegel kühleren Heizungswassers also den Temperatursensor 20a erreicht. Somit fungiert zwar der Bedarfssensor 15a für die Pumpe 4a als Bedarfssensor, für die steuerbaren Beschleunigungsvorrichtungen arbeitet hingegen der Temperatursensor 20a als Bedarfssensor 15b dieser Wärmetauscherstation 11.
Die Pumpe 4b befördert nach ihrer Aktivierung über die Warmwasserentnahme hinaus so lange kühleres Heizungswasser aus dem Heizungswasservorrat 24, bis dieser wieder mit heißem Heizungswasser gefüllt ist, wozu der Temperatursensor 20b angeordnet ist. Das aus dem Heizungsvorlauf 1 ankommende heiße Heizungswasser wird dabei von der Thermoweiche 23 weiterhin nach links geleitet, strömt dann aber nicht mehr zum Wärmetauscher 16 da die Pumpe 4a inzwischen wieder ruht. Vielmehr strömt das heiße Heizungswasser oben in den Heizungswasservorrat 24, während unten das kühlere Heizungswasser durch das noch geöffnete Ventil 19 und die arbeitende Pumpe 4b abgepumpt wird. Wenn der Temperatursensor 20b heißes Heizungswasser detektiert schließt das Ventil 19 und die Pumpe 4b stoppt oder arbeitet mit der für die Wohnraumheizung notwendigen Leistung weiter.
Wird die steuerbare Beschleunigungsvorrichtung 6 aufgrund eines Bedarfssignals eines anderen Bedarfssensors über die Signalübertragungsvorrichtung 9 aktiviert um den Volumenstrom zu erhöhen, so öffnet ebenfalls das Ventil 19 und die Pumpe 4b beginnt mit Maximalleistung zu fördern. Es wird wieder unten das kühlere Heizungswasser aus dem Heizungswasservorrat 24 abgepumpt. Der Temperatursensor 20b ist aber so nah am Zulauf von der Thermoweiche 23 in den Heizungswasservorrat 24 angeordnet, dass dieser „kühler“ detektiert, selbst wenn der Heizungswasservorrat 24 vollständig mit heißem Heizungswasser gefüllt ist. Erst wenn auch heißes Heizungswasser aus dem Heizungsvorlauf 1 herbeiströmt stoppt dieser Einfluss, da kein kühleres Heizungswasser mehr einströmt und noch mehr heißes Heizungswasser von oben eindringt. Zu diesem Zeitpunkt ist - wie in den vorherigen Figuren erläutert - ein Beschleunigen des Volumenstroms von dieser steuerbaren Beschleunigungsvorrichtung 6 ausgehend auch nicht mehr vorteilhaft, weshalb diese gestoppt wird.
Diese Ausführungsform aktiver Wärmetauscherstationen mit Heizungswasservorrat sind besonders gut als Wärmetauscherstationen in erfindungsgemäßen Systemen zum koordinierten Beschleunigen geeignet, da bis auf die Signalübertragungsvorrichtung 9 bereits alle Bauteile angeordnet sind. Die Erläuterungen aus 3 zu den Steuerungseinheiten gelten hier entsprechend.
Bezugszeichenliste

1: Hilfsflüssigkeitsvorlauf / Heizungsvorlauf
1 a bis 1 c: Abschnitte Hilfsflüssigkeitsvorlauf / Heizungswasservorlauf
2: Hilfsflüssigkeitsrücklauf / Heizungsrücklauf
3: Kaltwasserleitung
4, 4a, 4b: Pumpe
6: Beschleunigungsvorrichtung (steuerbar) / Durchlassvorrichtung (steuerbar)
7: thermostatische Mischvorrichtung
8: Rückflussverhinderer / Rückschlagventil
9: Signalübertragungsvorrichtung
11, 11a, 11b, 11c: Wärmetauscherstation
12, 12a, 12b, 12c: Entnahmestelle zu erwärmende Flüssigkeit / Warmwasserentnahmestelle / Entnahmestelle für warmes Trinkwasser
13: Steuerungseinheit / Steuerung
14: Heizungseinheit / Hilfsflüssigkeitsvorrat / Hilfsflüssigkeitserwärmungsvorrichtung
15, 15a bis 15c: Bedarfssensor (z.B. Fließsensor, Temperatursensor, o.ä.)
16: Wärmetauscher / Wärmeübertragungsvorrichtung
17: Hilfsflüssigkeitsseite des Wärmetauschers/ Heizungswasserseite des Wärmetauschers / Wärme abgebende Seite des Wärmetauschers
18: Wärme aufnehmende Seite des Wärmetauschers / Trinkwasserseite des Wärmetauschers / Seite der zu erwärmenden Flüssigkeit des Wärmetauschers
19: Ventil (z.B. elektrisch)
20, 20a, 20b: Temperatursensor
21: Heizkörpervorlauf / Vorlauf Wohnraumheizung
22: Heizkörperrücklauf / Rücklauf Wohnraumheizung
23: Thermoweiche
24: Heizungswasservorrat / Hilfsflüssigkeitsvorrat
25: Heizelement

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 2963350 [0002, 0040, 0043, 0054]
EP 29633350 [0002]
DE 102018100525 [0014]

Claims

System zur Übertragung von Wärmeenergie von einer Hilfsflüssigkeit als Wärmeenergieabgeber auf eine kältere zu erwärmende Flüssigkeit als Wärmeenergieaufnehmer mit Hilfe einer Heizungseinheit (14) zur Bereitstellung heißer Hilfsflüssigkeit, mit wenigstens einer Steuerungseinheit (13), wenigstens einer Pumpe (4, 4a, 4b), einem Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c), über welchen Hilfsflüssigkeit aus der Heizungseinheit (14) mehr als einer Wärmetauscherstation (11a, 11b, 11c) zuführbar ist, wobei sich im Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c) zwischen Heizungseinheit (14) und Wärmetauscherstationen (11a, 11b, 11c) nicht permanent und/oder vollständig heiße Hilfsflüssigkeit befindet, einem Hilfsflüssigkeitsrücklauf (2), über welchen Hilfsflüssigkeit der Heizungseinheit (14) zuführbar ist, wobei die Wärmetauscherstationen (11a, 11b, 11c) jeweils wenigstens eine Wärmeübertragungsvorrichtung (16) zur Übertragung von Wärmeenergie von der Hilfsflüssigkeit auf die zu erwärmende Flüssigkeit mit einer aus der Hilfsflüssigkeit Wärme aufnehmenden Seite (18) und einer an die zu erwärmende Flüssigkeit Wärme abgebenden Seite (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im System wenigstens eine Signalübertragungsvorrichtung (9) angeordnet ist; dass Bedarfssensoren (15a, 15b, 15c) so und in solcher Anzahl angeordnet sind, dass durch diese diejenigen Wärmetauscherstationen (11a, 11b, 11c) mit einem Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit detektierbar sind und Signale für die wenigstens eine Steuerungseinheit (13) generierbar sind; dass Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c) und Hilfsflüssigkeitsrücklauf (2) mittels wenigstens einer steuerbaren Beschleunigungsvorrichtungen (6, 6a, 6b, 6c) reversibel verbindbar sind; dass - bei Signalisierung eines Bedarfs an heißer Hilfsflüssigkeit für wenigstens eine Wärmetauscherstation (11a, 11b, 11c) durch wenigstens einen Bedarfssensor (15a, 15b, 15c) - sich im Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c) befindende kühlere Hilfsflüssigkeit dem Hilfsflüssigkeitsrücklauf (2) durch wenigstens eine steuerbare Beschleunigungsvorrichtung (6, 6a, 6b, 6c) zuführbar ist, so dass durch eine solche Zuführung kühlerer Hilfsflüssigkeit aus dem Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c) in den Hilfsflüssigkeitsrücklauf (2) eine Volumenstromerhöhung von Hilfsflüssigkeit wenigstens in Teilen des Hilfsflüssigkeitsvorlaufs (1, 1a,1b, 1c) bewirkbar ist und durch diese Volumenstromerhöhung im Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c) heiße Hilfsflüssigkeit aus der Heizungseinheit (14) durch den Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c) schneller diejenige wenigstens eine Wärmetauscherstation (11a, 11b, 11c) erreicht, für die wenigstens ein Bedarfssensor (15a, 15b, 15c) einen Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit signalisiert hat;
Wärmetauscherstation (11a,11b, 11c) zur Übertragung von Wärmeenergie von einer Hilfsflüssigkeit - welche durch eine Heizungseinheit (14) zur Bereitstellung heißer Hilfsflüssigkeit bereit gestellt wird - als Wärmeenergieabgeber auf eine kältere, zu erwärmende Flüssigkeit als Wärmeenergieaufnehmer, einem an die Wärmetauscherstation (11a, 11b, 11c) angeschlossenen Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c), über welchen Hilfsflüssigkeit aus der Heizungseinheit (14) mehr als einer Wärmetauscherstation (11a, 11b, 11c) zuführbar ist, wobei sich im Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c) zwischen Heizungseinheit (14) und Wärmetauscherstationen (11a, 11b, 11c) nicht permanent und/oder vollständig heiße Hilfsflüssigkeit befindet, einem an die Wärmetauscherstation (11a, 11b, 11c) angeschlossenen Hilfsflüssigkeitsrücklauf (2), über welchen Hilfsflüssigkeit der Heizungseinheit (14) zuführbar ist, wenigstens eine Wärmeübertragungsvorrichtung (16) mit einer aus Hilfsflüssigkeit Wärme aufnehmenden Seite (18) und einer an zu erwärmende Flüssigkeit Wärme abgebenden Seite (17), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Signalübertragungsvorrichtung (9) mit der Wärmetauscherstation (11a, 11b, 11c) verbunden ist; dass wenigstens ein Bedarfssensor (15) angeordnet ist, mit dem ein Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit detektierbar ist und Signale für wenigstens eine Steuerungseinheit (13) generierbar sind; dass Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c) und Hilfsflüssigkeitsrücklauf (2) mittels wenigstens einer - in oder bei der Wärmetauscherstation (11a, 11b, 11c) angeordneten - steuerbaren Beschleunigungsvorrichtung (6, 6a, 6b, 6c) reversibel verbindbar sind; dass - bei Signalisierung eines Bedarfs an heißer Hilfsflüssigkeit für wenigstens eine Wärmetauscherstation (11a, 11b, 11c) durch wenigstens einen Bedarfssensor (15a, 15b, 15c) - sich im Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c) befindende kühlere Hilfsflüssigkeit dem Hilfsflüssigkeitsrücklauf (2) durch die wenigstens eine steuerbare Beschleunigungsvorrichtung (6, 6a, 6b, 6c) zuführbar ist, so dass durch eine solche Zuführung kühlerer Hilfsflüssigkeit aus dem Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c) in den Hilfsflüssigkeitsrücklauf (2) eine Volumenstromerhöhung von Hilfsflüssigkeit - wenigstens in Teilen des Hilfsflüssigkeitsvorlaufs (1, 1a,1b, 1c) - bewirkbar ist und durch diese Volumenstromerhöhung im Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c) heiße Hilfsflüssigkeit aus der Heizungseinheit (14) durch den Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c) schneller diejenige wenigstens eine Wärmetauscherstation (11a, 11b, 11c) erreicht, für die ein Bedarfssensor (15a, 15b, 15c) einen Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit signalisiert hat.
System nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehrere der Wärmetauscherstationen (11a, 11b, 11c) einen Hilfsflüssigkeitsvorrat (24) enthalten.
System nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als eine steuerbare Beschleunigungsvorrichtung (6, 6a, 6b, 6c) angeordnet ist.
System nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung von Hilfsflüssigkeit aus dem Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c) durch eine steuerbare Beschleunigungsvorrichtung (6, 6a, 6b, 6c) in den Hilfsflüssigkeitsrücklauf (2) beendet wird, wenn mit Hilfe wenigstens eines Temperatursensors (20) das Vorhandensein heißer Hilfsflüssigkeit im Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c) bei der steuerbaren Beschleunigungsvorrichtung (6, 6a, 6b, 6c) feststellbar ist.
System nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Temperatursensor (20) angeordnet ist und die Zuführung von Hilfsflüssigkeit aus dem Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c) durch eine steuerbare Beschleunigungsvorrichtung (6, 6a, 6b, 6c) in den Hilfsflüssigkeitsrücklauf (2) beendet wird, wenn mit Hilfe dieses Temperatursensors (20) das Vorhandensein heißer Hilfsflüssigkeit im Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1, 1a, 1b, 1c) bei derjenigen Wärmetauscherstationen (11a, 11b, 11c) ermittelbar ist, für die ein Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit signalisiert wurde.
System nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Beschleunigungsvorrichtung (6) durch wenigstens eine Pumpe (4) und wenigstens einen Rückflussverhinderer (8) ausbildbar ist.
System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Beschleunigungsvorrichtung (6) durch wenigstens eine Pumpe (4) und wenigstens ein elektrisches Ventil (19) ausbildbar ist.
System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Beschleunigungsvorrichtung (6) durch wenigstens ein elektrisches Ventil (19) ausbildbar ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im System wenigstens eine steuerbare thermische Mischvorrichtung (7) angeordnet ist und diese bei Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit zur Übertragung von Wärmeenergie von der Hilfsflüssigkeit auf die zu erwärmende Flüssigkeit die Steuerung einer steuerbaren thermischen Mischvorrichtung (7) auf heiße Hilfsflüssigkeit mischend steuerbar ist.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine steuerbare thermische Mischvorrichtung (7) angeordnet ist und diese bei Bedarf an heißer Hilfsflüssigkeit zur Übertragung von Wärmeenergie von der Hilfsflüssigkeit auf die zu erwärmende Flüssigkeit die Steuerung einer steuerbaren thermischen Mischvorrichtung (7) auf heiße Hilfsflüssigkeit mischend steuerbar ist.
System nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedarfssensor (15, 15a, 15b) als Fließsensor ausbildbar ist.
System nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedarfssensor (15, 15a, 15b) als Temperatursensor ausbildbar ist.
System nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Signale von wenigstens einer Steuerungseinheit (13) zur Steuerung steuerbarer thermischer Mischvorrichtungen (7) und/oder Signale von wenigstens einer Steuerungseinheit (13) zur Steuerung von Pumpen (4, 4a, 4b) und/oder Signale von wenigstens einer Steuerungseinheit (13) zur Steuerung steuerbarer Beschleunigungsvorrichtungen (6) und/oder Signale von Bedarfssensoren (15a, 15b, 15c) für die wenigstens eine Steuerungseinheit (13) und/oder Signale von Temperatursensoren (20, 20a, 20b) für die wenigstens eine Steuerungseinheit (13) mittels Signalübertragungsvorrichtung (9) übertragbar sind.
System nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragungsvorrichtung (9) als elektrische Signalleitung ausbildbar ist und/oder das Gebäudestromnetz als Signalübertragungsvorrichtung (9) ausbildbar ist und/oder die Signalübertragungsvorrichtung (9) als Funkübertragungssystem ausbildbar ist und/oder Hilfsflüssigkeitsvorlauf (1) und/oder Hilfsflüssigkeitsrücklauf (2) als Leitungsteil der Signalübertragungsvorrichtung (9) zur Signalübertragung mittels akustischer Signale ausbildbar sind und/oder verschiedene Ausführungsarten an Signalübertragungsvorrichtungen (9) kombinierbar sind.