DE10212072B4

DE10212072B4 - Solaranlage mit Warmwasserspeicher, Durchlauferhitzer und Umschaltsteuerung

Info

Publication number: DE10212072B4
Application number: DE10212072A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Kroell
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: DE10212072A1

Abstract

Solaranlage mit einem mittels Sonnenkollektoren und einer elektrischen Heizschlange aufheizbarem Warmwasserspeicher, einem Durchlauferhitzer und einer in Abhängigkeit von der Temperatur des vom Warmwasserspeicher abgegebenen Warmwassers gesteuerten Umschaltsteuerung für die Weiterleitung des Warmwassers an die Verbraucher und für die Zuführung von Kaltwasser zum Warmwasserspeicher, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltsteuerung (50) eine 4-Wege-Umschalteinrichtung (20) mit drei Schaltstellungen aufweist, die in Abhängigkeit von der Temperatur des vom Warmwasserspeicher (10) abgegebenen Warmwassers (13) einstellbar sind, wobei bei einer ersten Temperatur (z.B. < 40° C) unterhalb der vorgegebenen Betriebstemperatur (z.B. 60° C) in der ersten Schaltstellung (20.1 – 20.2) der Umschalteinrichtung (20) das Warmwasser (13) über den Durchlauferhitzer (14) den Verbrauchern (18) zuführbar ist, wobei bei einer zweiten Temperatur bis zur vorgegebenen Betriebstemperatur (z.B. 60° C) in der zweiten Schaltstellung (20.1 – 20.3) der Umschalteinrichtung (20) das Warmwasser (13) direkt den Verbrauchern (18) zuführbar ist und wobei bei einer dritten Temperatur (z.B. > 60° C)...

Description

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage mit einem mittels Sonnenkollektoren und einer elektrischen Heizschlange aufheizbaren Warmwasserspeicher, einem Durchlauferhitzer und einer in Abhängigkeit von der Temperatur des vom Warmwasserspeicher abgegebenen Warmwassers gesteuerten Umschaltsteuerung für die Weiterleitung des Warmwassers an die Verbraucher und für die Zuführung von Kaltwasser zum Warmwasserspeicher.

Bei den bekannten Solaranlagen dieser Art wird der Warmwasserspeicher mit mehr oder weniger warmem Wasser befüllt. Ist das Wasser im Warmwasserspeicher zu kalt, dann wird mittels des Durchlauferhitzers nachgeheizt. Bei zu warmen Wasser wird kaltes Wasser zugemischt. Eine Umschaltsteuerung regelt in Abhängigkeit der Temperatur des Wassers im Warmwasserspeicher die Nachheizung und die Zumischung des kalten Wassers.

Nachteilig bei diesen bekannten Solaranlagen ist, dass der Durchlauferhitzer immer durchströmt wird. Dabei entstehen Wärmeverluste im Durchlauferhitzer und bei zu hoher Warmwasser-Temperatur kann es zu Beschädigungen des Durchlauferhitzers führen.

Bei einigen Durchlauferhitzern kann bauartbedingt nur ein begrenzter Regelbereich ausgenutzt werden. Daher schaltet das Gerät mit dem Durchlauferhitzer bei der Warmwasser-Erwärmung ein und aus. Dies hat zur Folge, dass die Temperatur schwankt.

Aus der DE 195 30 000 C2 ist eine Solaranlage mit einem Durchlauferhitzer bekannt, bei der dem solar erwärmten Wasser bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur Kaltwasser zugemischt wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Solaranlage der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einen geringen Stillstands-Energieverbrauch aufweist, dabei einen hohen Warmwasser-Komfort hat und mit einfachen, kostengünstigem Aufbau realisierbar ist.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die Umschaltsteuerung eine 4-Wege-Umschalteinrichtung mit drei Schaltstellungen aufweist, die in Abhängigkeit von der Temperatur des Warmwasserspeichers abgegebenen Warmwasser einstellbar sind, wobei bei einer ersten Temperatur unterhalb der vorgegebenen Betriebstemperatur in der ersten Schaltstellung der Umschalteinrichtung das Warmwasser über den Durchlauferhitzer den Verbrauchern zuführbar ist, wobei bei einer zweiten Temperatur bis zur vorgegebenen Betriebstemperatur in der zweiten Schaltstellung der Umschalteinrichtung das Warmwasser direkt den Verbrauchern zuführbar ist und wobei bei einer dritten Temperatur über der vorgegebenen Betriebstemperatur in der dritten Schaltstellung bei Aufrechterhaltung der zweiten Schaltstellung dem Warmwasser Kaltwasser beigemischt wird.

Die Realisierung erfordert im Wesentlichen die 4-Wege-Umschalteinrichtung, die temperaturabhängig steuerbar ist und in den drei Schaltstellungen das Warmwasser des Warmwasserspeichers entsprechend verteilt und dabei nachheizt oder durch Zufuhr von kaltem Wasser abkühlt. Die Umschaltsteuerung ist mit einfachen Komponenten aufbaubar, wobei weiterhin vorgesehen werden kann, dass der Umschalteinrichtung eine Temperatur-Messeinrichtung für das vom Warmwasserspeicher zugeführte Warmwasser und eine davon steuerbare Regeleinrichtung zugeordnet sind.

Um Regelschwankungen zu vermeiden, kann nach einer Weiterbildung vorgesehen sein, dass in der ersten Schaltstellung der Umschalteinrichtung das Wasser des Durchlauferhitzers und in der zweiten und dritten Schaltstellung der Umschalteinrichtung das Wasser des Warmwasserspeichers über einen Kleinspeicher den Verbrauchern zuführbar ist. Der Durchlauferhitzer wird also nur in der ersten Schaltstellung der Umschaltsteuerung von Warmwasser durchströmt, das noch nachzuheizen ist, während er in der zweiten und dritten Schaltstellung nicht durchströmt wird.

Der Aufbau der Solaranlage kann dadurch kompakt und kostengünstig vorgenommen werden, wenn vorgesehen ist, dass die Umschalteinrichtung, der Kleinspeicher, die Temperatur-Messeinrichtung und die Regeleinrichtung zu einer kompakten Umschaltsteuerung zusammengefasst sind, an der der Warmwasserspeicher, der Durchlauferhitzer, die Verbraucher und die Kaltwasserzufuhr angeschlossen sind.

Nach einer Ausgestaltungsvariante kann der Kleinspeicher jedoch auch dem Durchlauferhitzer zugeordnet und vorzugsweise in diesen integriert werden.

Zeichnungen
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Schaltbild der Solaranlage und
2 schematisch die drei Schaltstellungen der in 1 eingesetzten Umschalteinrichtung.
Die Solaranlage nach der Erfindung umfasst, wie bekannte Solaranlagen, einen Warmwasserspeicher 10, der mittels Sonnenkollektoren aufgeheizt wird. Zur eventuellen Nachheizung ist im unteren Teil des Warmwasserspeichers 10 eine elektrisch beheizbare Heizschlange 11 angeordnet. Eine Umschaltsteuerung 50 enthält neben einer 4-Wege-Umschalteinrichtung, eine Temperatur-Messeinrichtung 30 und eine Regeleinrichtung 40, die mit einem Kleinspeicher 17 zu einer kompakten Umschaltsteuerung 50 zusammengefasst sein können. Dabei sind an diese Umschaltsteuerung 50 der Warmwasserspeicher 10 mit der Heizschlange 11, der Durchlauferhitzer 14, die Verbraucher 18 und die Kaltwasserzufuhr 12 angeschlossen.
Das vom Warmwasserspeicher 10 abgegebene Warmwasser 13 wird dem Eingang 20.1 der Umschalteinrichtung 20 zugeführt und mittels der Temperatur-Messeinrichtung 30 die Temperatur desselben ermittelt. Abhängig davon steuert die Regeleinrichtung 40 die Umschalteinrichtung 20, wie noch erläutert wird. Der Ausgang 20.2 der Umschalteinrichtung 20 ist über die Leitung 15 mit dem Eingang des Durchlauferhitzers 14 verbunden. Über die Leitung 16 führt der Durchlauferhitzer 14 das zugeführte und nachgeheizte Wasser einem Kleinspeicher 17 zu, der in die Hauptleitung von dem Ausgang 20.3 der Umschalteeinrichtung 20 zu den Verbrauchern 18 eingeschaltet ist. Die Kaltwasserzufuhr 12 ist in der Umschaltsteuerung 50 mit dem Eingang 20.4 der Umschalteinrichtung 20 verbunden und führt weiter zum Eingang des Warmwassespeichers 10.
Anhand der 2 wird die Wirkungsweise der Solaranlage nach 1 näher erläutert.
Hat das vom Warmwasserspeicher 10 abgehende Warmwasser 13 eine Temperatur von < 40° C, d.h. unterhalb der vorgesehenen Betriebstemperatur von 60° C, dann veranlasst die Regeleinrichtung 40 die Einstellung der ersten Schaltstellung der Umschalteinrichtung 20, in der das Warmwasser 13 über den Eingang 20.1 und den Ausgang 20.2 und die Leitung 15 dem Durchlauferhitzer 14 zur Nachheizung zugeführt wird. Der Durchlauferhitzer 14 gibt über die Leitung 16 das nachbeheizte Wasser mit ca. 60° C an den Kleinspeicher 17 weiter, um Temperaturschwankungen zu vermeiden. Aus dem Kleinspeicher 17 kann dann Warmwasser mit der gewünschten Betriebstemperatur von ca. 60° C entnommen werden.
Bei steigender Temperatur des Warmwassers 13 wird die Umschalteinrichtung 20 in die zweite Schaltstellung gebracht, in der das Warmwasser 13 über den Eingang 20.1 und den Ausgang 20.3 der Umschalteinrichtung 20 direkt dem Kleinspeicher 17 und damit den Verbrauchern 18 zuführbar ist, wobei die Temperatur des Warmwassers praktisch beibehalten wird.
Übersteigt die Temperatur von z.B. 70° C des Warmwassers 13 die Betriebstemperatur von 60° C, dann wird in der Umschaltsteuerung 50 die Umschalteinrichtung 20 in die dritte Schaltstellung gebracht, in der der Hauptstrom für das Warmwasser über den Eingang 20.1 und den Ausgang 20.3, d.h. die zweite Schaltstellung, aufrechterhalten wird.
Der Umschalteinrichtung 20 wird über den Eingang 20.4 jedoch zusätzlich kaltes Wasser aus der Kaltwasserzufuhr 12 zugeführt, das auch zum Eingang des Warmwasserspeichers 10 und über den Ausgang 20.3 zu den Verbrauchern 18 gelangt. In der Umschalteinrichtung 20 wird daher dem zugeführten Warmwasser 13 kaltes Wasser aus der Kaltwasserzufuhr 12 beigemischt und die Temperatur des Warmwassers für die Verbraucher 18 auf die Betriebstemperatur von ca. 60°C reduziert.
Wie die drei Schaltskizzen nach 2 zeigen, wird nur in der ersten Schaltstellung der Durchlauferhitzer 14 in Betrieb genommen, um das Warmwasser 13 mit zu niedriger Temperatur nachzuheizen.
Wie in 1 angedeutet, können die Umschalteinrichtung 20, die Temperatur-Messeinrichtung 30, die Rgeleinrichtung 40 und der Kleinspeicher 17 zu einer kompakten Umschaltsteurung 50 zusammengefasst werden, an die der Warmwasserspeicher 10, der Durchlauferhitzer 14, die Verbraucher 18 und die Kaltwasserzufuhr 12 angeschlossen sind.
Der Kleinspeicher 17 kann auch dem Durchlauferhitzer 14 zugeordnet und in diesen integriert werden.

Claims

Solaranlage mit einem mittels Sonnenkollektoren und einer elektrischen Heizschlange aufheizbarem Warmwasserspeicher, einem Durchlauferhitzer und einer in Abhängigkeit von der Temperatur des vom Warmwasserspeicher abgegebenen Warmwassers gesteuerten Umschaltsteuerung für die Weiterleitung des Warmwassers an die Verbraucher und für die Zuführung von Kaltwasser zum Warmwasserspeicher, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltsteuerung (50) eine 4-Wege-Umschalteinrichtung (20) mit drei Schaltstellungen aufweist, die in Abhängigkeit von der Temperatur des vom Warmwasserspeicher (10) abgegebenen Warmwassers (13) einstellbar sind, wobei bei einer ersten Temperatur (z.B. < 40° C) unterhalb der vorgegebenen Betriebstemperatur (z.B. 60° C) in der ersten Schaltstellung (20.1 – 20.2) der Umschalteinrichtung (20) das Warmwasser (13) über den Durchlauferhitzer (14) den Verbrauchern (18) zuführbar ist, wobei bei einer zweiten Temperatur bis zur vorgegebenen Betriebstemperatur (z.B. 60° C) in der zweiten Schaltstellung (20.1 – 20.3) der Umschalteinrichtung (20) das Warmwasser (13) direkt den Verbrauchern (18) zuführbar ist und wobei bei einer dritten Temperatur (z.B. > 60° C) über der vorgegebenen Betriebstemperatur (60° C) in der dritten Schaltstellung (20.4 – 20.1) der Umschalteinrichtung (20) bei Aufrechterhaltung der zweiten Schaltstellung (20.1 – 20.3) über die Umschalteinrichtung (20) dem Warmwasser (13) Kaltwasser (12) zuführbar ist.
Solaranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalteinrichtung (20) eine Temperatur-Messeinrichtung (30) für das vom Warmwasserspeicher (10) zugeführte Warmwasser (13) und eine davon steuerbare Regeleinrichtung (40) zugeordnet sind.
Solaranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Schaltstellung (20.1 – 20.2) der Umschalteinrichtung (20) das Wasser (16) des Durchlauferhitzers (14) und in der zweiten und dritten Schaltstellung (20.1 – 20.3 und 20.4 – 20.1 – 20.3) der Umschalteinrichtung (20) das Wasser (13) des Warmwasserspeichers (10) über einen Kleinspeicher (17) den Verbrauchern (18) zuführbar ist.
Solaranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (20), der Kleinspeicher (17), die Temperatur-Messeinrichtung (30) und die Regeleinrichtung (40) zu einer kompakten Umschaltsteuerung (50) zusammengefasst sind, an der der Warmwasserspeicher (10), der Durchlauferhitzer (14), die Verbraucher (18) und die Kaltwasserzufuhr (12) angeschlossen sind.
Solaranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleinspeicher (17) dem Durchlauferhitzer (14) zugeordnet ist.