DE19511218A1 - Verfahren zur Aufladung eines indirekt über einen Sekundärwärmetauscher beheizten Warmwasserspeichers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufladung ei­ nes indirekt über einen Sekundärwärmetauscher beheizten Warm­ wasserspeichers gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Verfah­ rensanspruches und auf einen Wasserbereiter nach dem Oberbe­ griff des unabhängigen Sachanspruches.

Aus der DE-OS 42 06 074 ist ein Warmwasserspeicher bekanntge­ worden, der einen mit einer Wärmequelle und einer konstant lau­ fenden Umwälzpumpe versehenen Ladekreis und einen Entladekreis aufweist, der aus einem Wärmetauscher besteht, der in Serie mit einer volumetrisch steuerbaren Pumpe geschaltet ist. Auf der Sekundärseite des Wärmetauschers ist eine Brauchwasseranlage vorgesehen, die aus einem Kaltwassereinlaß, einem diesem zuge­ hörigen ersten Temperaturfühler und einem dem Sekundärteil des Brauchwasserwärmetauschers nachgeschalteten zweiten Temperatur­ fühler und einem Wasserdurchsatzmeßgerät besteht. Über die bei­ den Temperaturfühler und das Durchsatzmeßgerät kann die im Brauchwasserwärmetauscher entzogene Wärmemenge in der Zeitein­ heit ermittelt werden, die dann auch dem Warmwasserspeicher im Entladefall entzogen wird. Zur Einsteuerung dieser dann benö­ tigten Wärmeleistung im Entladefall des Warmwasserspeichers wird der Entladedurchsatz des Speichers über die Pumpe gesteu­ ert.

Die Ladedynamik von indirekt beheizten Warmwasserspeichern ist bei den heute üblichen Verfahren der eingangs erwähnten Art un­ befriedigend, nach denen der Warmwasserspeicher über den Sekun­ därwärmetauscher aufgeladen wird, wobei der Primärkreis des Se­ kundärwärmetauschers von einem im wesentlichen konstanten Was­ sermassenstrom durchströmt wird.

So ergeben sich bei Annäherung der Temperatur des Warmwasser­ speichers an einen oberen Schaltpunkt dadurch Probleme, daß die vom Wärmeerzeuger angebotene Leistung vom Speicher nicht mehr abgenommen werden kann. Der Wärmeerzeuger geht daher in einen taktenden Betrieb über, wodurch es zu einer erheblichen Zahl von Starts des Brenners und damit zu einem entsprechend hohen Ausstoß an Schadstoffen kommt. Außerdem verlängert sich durch den taktenden Betrieb des den Primärwärmetauscher beheizender Brenners auch die Aufladezeit des Warmwasserspeichers, wobei sich durch den taktenden Betrieb auch ein relativ schlechter Wirkungsgrad ergibt.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem sich eine rasche Aufladung des Warmwasserspeichers und eine nur geringe Zahl von Brennerstarts ergeben.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren der eingangs er­ wähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruches erreicht.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird eine, verglichen mit den herkömmlichen Verfahren, geringere Ladezeit des Speichers erreicht, wodurch sich der Warmwasserkomfort entsprechend er­ höht. Gleichzeitig werden durch die vorgeschlagenen Maßnahmen längere Heizpausen in der Heizperiode vermieden, wodurch auch der Heizkomfort steigt.

Aufgrund der sich mit Annäherung an den oberen Schaltpunkt des Reglers des Speichers erhöhenden Durchflußgeschwindigkeit durch den Primärkreis des Sekundärwärmetauschers kann der Speicher eine höhere Energie pro Zeiteinheit abnehmen, wodurch ein tak­ tender Betrieb des Brenners vermieden wird. Dadurch wird auch die Zahl der Brennerstarts vermindert und der Ausstoß an Schad­ stoffen reduziert, die besonders in der Anfahrphase des Bren­ ners vermehrt ausgestoßen werden. Dabei kommt es auch zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades des Brenners.

Durch die Maßnahmen des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil, daß die angebotene Leistung vermindert wird und daher in Ver­ bindung mit dem rascheren Durchfluß eine Taktung des Brenners vermieden wird.

Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich der Vorteil, daß die Temperatur des Speichers, die letztlich auch für die Steuerung der Durchflußgeschwindigkeit bestimmend ist, entspre­ chend genau ermittelt werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Wasserbereiter zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 5 vorzuschlagen, der sich durch ei­ nen einfachen Aufbau auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 5 erreicht.

Durch eine in ihrer Drehzahl steuerbare Umwälzpumpe, die konti­ nuierlich oder auch stufig steuerbar sein kann, läßt sich die Durchflußgeschwindigkeit durch den Primärkreis des Sekundärwär­ metauschers auf einfache Weise steuern.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 und 2 zwei verschiedene Ausführungsformen eines erfin­ dungsgemäßen Warmwasserspeichers.

Gleiche Bezugszeichen bedeuten in beiden Fig. gleiche Einzel­ heiten.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 1 ist ein von einem Bren­ ner 20 beaufschlagter Kessel 1 vorgesehen, der über eine Vor­ laufleitung 2, in der eine Umwälzpumpe 3 angeordnet ist, und eine Rücklaufleitung 4 mit einem Sekundärwärmetauscher 5 bezie­ hungsweise dessen Primärkreis 6 verbunden ist. Der Brenner 8 wird aus einer Gasleitung 16, in der ein Gasventil 19 angeord­ net ist, gespeist. Dabei ist das Gasventil 19 mit einem Mag­ netantrieb 21 versehen, der über eine Steuerleitung 17 mit ei­ ner Steuerung 12 verbunden ist.

Die Steuerung 12, die über eine Steuerleitung 15 mit einem Soll-Wert-Geber 14 verbunden ist, ist über eine weitere Steuer­ leitung 18 mit einem Motor 10 der Umwälzpumpe 3 verbunden. Wei­ ter ist die Steuerung 12 über eine Steuerleitung 13 mit in ei­ nem Speicher 8 angeordneten Temperaturfühlern 11 verbunden, welcher Speicher 8 mit dem Sekundärkreis 7 des Sekundärwärme­ tauschers 5 verbunden und über diesen aufladbar ist.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Ausführungsform nach der Fig. 1, also jene mit externem Sekundärwärmetauscher 5 be­ schrieben.

Durch die in ihrer Drehzahl steuerbare Umwälzpumpe, die konti­ nuierlich oder stetig von zum Beispiel 750, 1200 und 1850 min^-1 steuerbar sein kann, läßt sich der Durchsatz durch den Primärkreis des externen Sekundärwärmetauschers 5 auf ein­ fache Weise steuern. Zusätzlich kann die Leistungsabgabe des Brenners 20 einstufig, mehrstufig oder stufenlos von zum Bei­ spiel 100% auf 40% reduziert werden. Dies erfolgt mittels des Gasventiles 19 beziehungsweise den Magnetantrieb 21 desselben, der über die Steuerleitung 17 mit der Steuerung 12 verbunden ist.

Die in der Vorlaufleitung 2 angeordnete Umwälzpumpe 3 ist mit einem in seiner Drehzahl veränderbaren Antrieb 10 versehen, wo­ bei die Drehzahl kontinuierlich oder aber stufig über die Steuerung 12 veränderbar ist, die auch die Leistung des Bren­ ners 20 steuert. Dabei wird die Drehzahl der Umwälzpumpe 3 zum Beispiel von 750 auf 1200 und später auf 1850 min^-1 erhöht, falls ein mehrstufiger oder stufenlos steuerbarer Brenner 20 vorgesehen ist, die Leistungsabgabe des Brenners 20 stufig oder stufenlos verringert wird, wenn sich die Temperatur im Warmwas­ serspeicher 8 dessen oberem Schaltpunkt auf ca. 3 K nähert, bei der ein einstufiger Brenner 20 stillgesetzt wird.

Bei Einsatz eines mehrstufigen oder stufenlos regelbaren Bren­ ners 20 sind mehrere Schaltpunkte möglich, wobei bei einem stu­ fenlos regelbaren Brenner 20 mit Annäherung an den Abschalt­ punkt die Drehzahl der Umwälzpumpe 3 erhöht und die Leistung des Brenners 20 verringert wird.

Zuordnungen könnten zum Beispiel in der Weise vorgenommen wer­ den, daß bei einer Annäherung der von den Temperaturfühlern 11 im Warmwasserspeicher 8 erfaßten Temperatur an den oberen Schaltpunkt bis auf 9 K die Umwälzpumpe mit 750 min^-1 und der Brenner 20 mit 100% und bei einer Annäherung bis auf 6 K die Umwälzpumpe 3 mit 1200 min^-1 und der Brenner 20 mit 60% und bei einer Annäherung bis auf 3 K an den oberen Schaltpunkt die Umwälzpumpe 3 mit 1850 min^-1 und der Brenner mit 30% der Nennleistung des Brenners 20 betrieben wird.

Bei heizwertnutzenden Wärmeerzeugern ist eine möglichst nied­ rige Rücklauftemperatur in der Rücklaufleitung 4 nicht notwen­ dig. In einem solchen Fall kann der Sekundärwärmetauscher 5 in einen Warmwasserspeicher 8 integriert werden, wie dies aus der Fig. 2 zu ersehen ist. Bei dieser Ausführungsform entfällt ein separater Sekundärwärmetauscher 5, wie er nach der Fig. 1 vor­ gesehen ist, da ein solcher in den Warmwasserspeicher 8 inte­ griert ist.

Claims (5)

1. Verfahren zur Aufladung eines indirekt über einen Sekundärwärmetauscher beheizten Warm­ wasserspeichers, wobei der Primärkreis des Sekundärwärmetauschers über eine Umwälzpumpe aufweisende Leitungen mit einem von einem Brenner beaufschlagten Primärwärmetauscher verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußgeschwindigkeit im Primärkreis (6) des Sekundärwärmetauschers (5) bei Annä­ herung von zum Beispiel 3 K an den oberen Schaltpunkt der Temperatur des Speichers durch eine stufenlos oder stetig steuerbare Umwälzpumpe von zum Beispiel 750 auf 1200 und später auf 1850 min^-1 erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zusätzlich die Leistung des Brenners (8) stufenlos oder stetig von 100% auf 40% reduziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Temperatur des Warmwas­ serspeichers in verschiedenen Höhen des Spei­ chers erfaßt und aus diesen eine mittlere Temperatur ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Lei­ stung des Brenners als auch die Drehzahl der Umwälzpumpe gleichzeitig geändert wird, wobei die Zuordnung von Brennerleistung und Pumpen­ drehzahl in Abhängigkeit vom oberen Schalt­ punkt der Temperatur des Speichers zum Bei­ spiel folgende Werte annehmen kann:

5. Wasserbereiter mit einem von einem Brenner beaufschlagten Wärmetauscher, der über Vor- und Rücklaufleitungen, in denen eine Umwälz­ pumpe angeordnet ist, mit dem Primärkreis ei­ nes Sekundärwärmetauschers verbunden ist, dessen Sekundärkreis mit einem Warmwasser­ speicher verbunden ist, dadurch gekennzeich­ net, daß die Umwälzpumpe (3) in ihrer Dreh­ zahl regelbar ist, wobei die Drehzahl sinkt, wenn die Temperatur sinkt und umgekehrt.