DE19617111A1 - Domestic hot water heating system - Google Patents

Domestic hot water heating system

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Abstract

The heating system consists of a gas-fired boiler, with the a controlled gas supply, a secondary heat exchanger through which the output is circulated by a pump, and a storage tank for the hot water supplied by a circulation pump in the secondary circuit of the second heat exchanger. A control unit governs the circulation pumps and the gas valve in response to signals from the temperature sensors. The primary heat exchanger (5) is heated by a gas burner (4), supplied through a valve (2) which may be varied by a drive (34), controlled through the system control unit (18). The heated output water is pumped through a secondary heat exchanger (7) by a circulation pump (10), controlled by (18). The hot water storage tank (14) is fed with cold water through a pipe (24) and hot water is drawn off through an outlet (31). Water from the lower area of the tank is pumped to the upper region through pipes (25,27,29,13) and pump (28) through the secondary of the heat exchanger (12). signals from temperature sensors (20,23,16) cause the control unit (18) to operate the pumps and gas control valve to prevent water at the top of the tank becoming too hot and that at the bottom becoming cold.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wasserheizanlage gemäß dem Oberbegriff des An­ spruches 1.The invention relates to a water heating system according to the preamble of the An saying 1.

Bei bekannten derartigen Wasserheizanlagen erfolgt die Steuerung des Brenners lediglich in Abhängigkeit von den Signalen der beiden im Schichtspeicher angeordneten Tempera­ turfühler, wobei der Brenner eingeschaltet wird, sobald im mittleren Bereich des Schichtspeichers eine bestimmte Mindesttemperatur unterschritten ist und ausgeschaltet wird, wenn im untersten Bereich eine bestimmte Mindesttemperatur überschritten ist. Dabei erfolgt lediglich eine Ein-Aus-Steuerung des Brenners.In known water heating systems of this type, the burner is only controlled depending on the signals of the two tempera arranged in the stratified storage door sensor, the burner being switched on as soon as in the central area of the Layer memory is below a certain minimum temperature and switched off if a certain minimum temperature is exceeded in the lowest area. Here the burner is only controlled on and off.

Bei diesen bekannten Lösungen ergibt sich der Nachteil, daß es gegen Schluß der Aufla­ dung des Schichtspeichers, wobei auch im untersten Bereich des Schichtspeichers bereits höhere Temperaturen herrschen, es zu einer Überhitzung im obersten Bereich des Schichtspeichers kommt, da das den Sekundärkreis des Sekundärwärmetauschers durch­ strömende Wasser im wesentlichen um eine bestimmte Temperaturdifferenz aufgeheizt wird. Dies kann zu entsprechenden Problemen bei der Zapfung von Brauchwasser führen, wobei es zu Verbrühungen kommen kann.In these known solutions, there is the disadvantage that towards the end of the Aufla the stratified storage tank, even in the lowest area of the stratified tank higher temperatures prevail, there is overheating in the uppermost area of the Stratified storage tank comes because that through the secondary circuit of the secondary heat exchanger flowing water essentially heated up by a certain temperature difference becomes. This can lead to corresponding problems when drawing off domestic water, which can lead to scalding.

Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Wasserheizanlage der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem eine Überhitzung des obersten Bereiches des Schichtspeichers bei allen Betriebszuständen sicher vermieden ist. The aim of the invention is to avoid this disadvantage and a water heating system to propose the type mentioned above, in which an overheating of the uppermost area the stratified storage tank is reliably avoided in all operating states.  

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Wasserheizanlage des eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.According to the invention, this is done in a water heating system of the type mentioned at the beginning the characterizing features of claim 1 achieved.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist sichergestellt, daß die Aufheizung des Schichtspeichers gegen Ende des Aufladevorganges mit geringerer Brennerleistung erfolgt und daher ein Überregeln beziehungsweise ein zu weitgehendes Aufladen des Schichtspei­ chers vermieden wird. Dabei ist durch die Anordnung des weiteren Temperaturfühlers im Bereich der zum Schichtspeicher führenden Speichervorlaufleitung sichergestellt, daß rasch erkannt werden kann, wenn das in den Schichtspeicher einströmende Wasser eine zu hohe Temperatur annimmt, wobei in einem solchen Fall die Leistung des Brenners reduziert wird und damit ein weiteres Ansteigen der Temperatur des in den Schichtspeicher in dessen oberem Bereich einströmenden Wassers verhindert wird.The proposed measures ensure that the heating of the Layered storage takes place towards the end of the charging process with a lower burner output and therefore overregulation or overcharging of the stratified storage device chers is avoided. The arrangement of the additional temperature sensor in Area of the storage supply line leading to the stratified tank ensures that quickly can be recognized if the water flowing into the stratified storage tank is too high Temperature assumes, in which case the performance of the burner is reduced and thus a further increase in the temperature of the stratified storage in the the upper area of incoming water is prevented.

Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil, daß der Durchsatz durch den Sekundärkreis des Sekundärwärmetauschers mittels der Drossel voreingestellt werden kann, wodurch während der Aufladung eine entsprechende Differenz zwischen der Tem­ peratur im untersten und obersten Bereich des Schichtspeichers gewährleistet werden kann. Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist es auch möglich, daß das Frischwasser direkt auf die gewünschte Entnahmetemperatur unter Berücksichtigung von Toleranzen von zum Beispiel 1 bis 3 K erwärmt werden kann, wenn die Pumpe und der Brenner mit Nennleistung laufen.Due to the features of claim 2, there is the advantage that the throughput through the Secondary circuit of the secondary heat exchanger can be preset using the throttle can, whereby a corresponding difference between the tem temperature in the lowest and uppermost area of the stratified storage tank can. The proposed measures also make it possible for the fresh water directly to the desired extraction temperature, taking tolerances from for example 1 to 3 K can be heated when using the pump and burner Nominal power run.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch eine erfin­ dungsgemäße Wasserheizanlage zeigt.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, which schematically invent one water heater according to the invention shows.

Eine erfindungsgemäße Wasserheizanlage nach der Zeichnung weist einen Durchlauferhit­ zer 1 auf, der mit einen über ein in einer Gasleitung 3 angeordnetes Gasventil 2 mit Gas beaufschlagbaren Brenner 4 beheizbaren Primärwärmetauscher 5 versehen ist. Ein Antrieb 34 dieses Gasventils 2 ist über eine Signalleitung 32 mit einer Steuerung 18 verbunden. A water heating system according to the invention in the drawings has a Durchlauferhit zer 1, the heated with a through a valve disposed in a gas line 3 Gas valve 2 can be supplied with gas burner 4 primary heat exchanger 5 is provided. A drive 34 of this gas valve 2 is connected to a controller 18 via a signal line 32 .

Der Primärwärmetauscher 5 ist über eine Vorlaufleitung 6 mit einem Sekundärwärmetau­ scher 7 beziehungsweise dessen Primärzweig 8 verbunden. Dieser Primärzweig 8 ist über eine Rücklaufleitung 9 mit einer Umwälzpumpe 10 verbunden, die über eine Verbindungs­ leitung 11 mit einem Einlaß des Primärwärmetauschers 5 verbunden ist. Ein Antriebsmotor 34 der Umwälzpumpe 10 ist über eine Signalleitung 33 mit der Steuerung 18 verbunden.The primary heat exchanger 5 is connected via a flow line 6 to a secondary heat shear 7 or its primary branch 8 . This primary branch 8 is connected via a return line 9 to a circulation pump 10 , which is connected via a connecting line 11 to an inlet of the primary heat exchanger 5 . A drive motor 34 of the circulation pump 10 is connected to the controller 18 via a signal line 33 .

Ein Sekundärzweig 12 des Sekundärwärmetauschers 7 ist über eine Speichervorlaufleitung 13 mit dem obersten Bereich 15 eines Schichtspeichers 14 verbunden, aus dem eine Ent­ nahmeleitung 31 zu einem Zapfventil 36 wegführt. Dabei ist an der Speichervorlaufleitung 13 ein Temperaturfühler 16 angeordnet, der über eine Signalleitung 17 mit der Steuerung 18 verbunden ist. Diese weist einen Soll-Wertgeber 37 auf, mit dem eine gewünschte La­ detemperatur des Schichtspeichers 14 festlegbar ist, wobei diese mit einem im untersten Bereich 19 des Schichtspeichers 14 angeordneten Temperaturfühler 20 überwacht wird, der über eine Signalleitung 21 mit der Steuerung 18 verbunden ist.A secondary branch 12 of the secondary heat exchanger 7 is connected via a storage feed line 13 to the uppermost region 15 of a stratified storage tank 14 , from which an extraction line 31 leads to a nozzle 36 . In this case, a temperature sensor 16 is arranged on the storage flow line 13 and is connected to the controller 18 via a signal line 17 . This has a nominal value generator 37, with which a desired La is fixable detemperatur of the layer accumulator 14, which is monitored by a the layer memory 14 disposed in the lowermost region 19 temperature sensor 20 which is connected via a signal line 21 to the control 18th

Weiter ist ein Temperaturfühler 22 im mittleren Bereich des Schichtspeichers 14 angeord­ net. Dieser Temperaturfühler 22 ist über eine Signalleitung 23 mit der Steuerung 18 ver­ bunden und liefert bei Unterschreitung einer bestimmten Temperatur ein Signal, das einen Start eines neuen Aufladezyklus und damit einen Start des Brenners 4 bewirkt.Next, a temperature sensor 22 is net angeord in the central region of the layer memory 14 . This temperature sensor 22 is connected via a signal line 23 to the controller 18 and supplies a signal when the temperature falls below a certain value, which causes a start of a new charging cycle and thus a start of the burner 4 .

Aus dem untersten Bereich 19, in den ein Kaltwasserzulauf 24 mündet, führt eine Speicher­ rücklaufleitung 25 weg, die zu einer voreinstellbaren Drossel 26 führt. Diese Drossel 26 ist über eine Anschlußleitung 27 mit einer Speicherumwälzpumpe 28 verbunden, die über eine Verbindungsleitung 29 mit dem Sekundärzweig 12 des Sekundärwärmetauschers 7 verbunden ist.From the lowest area 19 , into which a cold water inlet 24 opens, a storage return line 25 leads away, which leads to a presettable throttle 26 . This throttle 26 is connected via a connecting line 27 to a storage circulating pump 28 , which is connected via a connecting line 29 to the secondary branch 12 of the secondary heat exchanger 7 .

Die Speicherumwälzpumpe 28 ist über eine Signalleitung 30 mit der Steuerung 18 verbun­ den. The storage circulation pump 28 is connected to the controller 18 via a signal line 30 .

Erfaßt der Temperaturfühler 22 eine zu niedrige Temperatur, so öffnet die Steuerung 18 über die Signalleitungen 32 und 33 das Gasventil 2 und startet den Brenner 4 und die Um­ wälzpumpe 10. Dadurch wird dem Sekundärzweig 12 des Sekundärwärmetauschers 7 Wärme zugeführt.If the temperature sensor 22 detects a temperature that is too low, the control 18 opens the gas valve 2 via the signal lines 32 and 33 and starts the burner 4 and the circulation pump 10 . As a result, heat is supplied to the secondary branch 12 of the secondary heat exchanger 7 .

Weiter startet die Steuerung 18 die Speicherumwälzpumpe 28, wodurch kühles Wasser aus dem untersten Bereich 19 des Schichtspeichers 14 abgezogen wird, das nach einer Erwärmung im Sekundärwärmetauscher 7 über die Speichervorlaufleitung 13 in den ober­ sten Bereich 15 des Schichtspeichers 14 zurückfließt und diesen von oben her mit warmem Wasser nachlädt.Next, the controller 18 starts the storage circulation pump 28 , whereby cool water is withdrawn from the lowermost area 19 of the stratified storage tank 14, which flows back into the uppermost area 15 of the stratified storage tank 14 after heating in the secondary heat exchanger 7 via the storage feed line 13 and from above recharges warm water.

Dabei wird durch den Temperaturfühler 16 die Temperatur des in den Schichtspeicher 14 einströmenden Wassers überwacht, wobei bei Annäherung der Temperatur des Wassers im Bereich des Temperaturfühlers 16 an die vorgesehene über 37 einstellbare Soll-Tem­ peratur auf 1 bis 3 K die Steuerung 18 die Leistung des, zum Beispiel in einem Bereich von 40 bis 100% modulierend betreibbaren, Brenners 4 durch Verringerung des Öffnungsgra­ des des Gasventiles 2 durch den Antrieb 34 reduziert, wodurch eine zu hohe Temperatur des Wassers im obersten Bereich 15 des Schichtspeichers 14 vermieden wird. Dadurch kann es bei einer Zapfung des Brauchwassers über die Entnahmeleitung 31 nicht mehr zu Verbrühungen kommen.The temperature of the water flowing into the stratified storage tank 14 is monitored by the temperature sensor 16 , and when the temperature of the water in the area of the temperature sensor 16 approaches the intended temperature adjustable to 37 to 1 to 3 K, the controller 18 controls the performance of the , for example in a range of 40 to 100% modulable operable, burner 4 reduced by reducing the opening degree of the gas valve 2 by the drive 34 , whereby an excessive temperature of the water in the uppermost region 15 of the stratified storage device 14 is avoided. As a result, scalding can no longer occur when the service water is drawn off via the extraction line 31 .

Die Einstellung des Volumenstromes im Sekundärkreis 12 mittels der Drossel 26 erfolgt unter Einbeziehung der minimalen Einlauftemperatur im Kaltwasserzulauf 24 und der ge­ wünschten Auslauftemperatur in der Entnahmeleitung 31 bei Brennernennleistung.The setting of the volume flow in the secondary circuit 12 by means of the throttle 26 takes into account the minimum inlet temperature in the cold water inlet 24 and the desired outlet temperature in the extraction line 31 at the rated burner output.

Die Aufladung des Schichtspeichers 14 wird beendet, sobald der Temperaturfühler 20 im untersten Bereich 19 des Schichtspeichers 14 eine der vorgegebenen Soll-Temperatur entsprechende Temperatur erfaßt. In diesem Fall schließt die Steuerung 18 das Gasventil 2 und setzt nach einer entsprechenden Nachlaufzeit, die eine entsprechende Abfuhr der Nachwärme aus dem Primärwärmetauscher 5 ermöglicht, die beiden Umwälzpumpen 10 und 28 still.The charging of the stratified storage device 14 is terminated as soon as the temperature sensor 20 detects a temperature corresponding to the predetermined target temperature in the lowest area 19 of the stratified storage device 14 . In this case, the control 18 closes the gas valve 2 and, after a corresponding follow-up time, which enables the secondary heat to be appropriately removed from the primary heat exchanger 5 , stops the two circulation pumps 10 and 28 .

Claims (2)

1. Wasserheizanlage mit einem von einem Brenner (4) beaufschlag­ ten Primärwärmetauscher (5), der über einen Sekundärwärme­ tauscher (7) einen Schichtspeicher (14) beheizt, der mit dem Se­ kundärzweig (12) des Sekundärwärmetauschers (7) über eine Speichervorlauf- und eine Speicherrücklaufleitung (13, 25) ver­ bunden ist, die in den obersten Bereich des Schichtspeichers (15) münden beziehungsweise vom untersten Bereich (19) des Schichtspeichers (14) wegführt, und im mittleren und unteren Be­ reich des Schichtspeichers (14) mit einer Steuerung (18) verbun­ dener Temperaturfühler (20, 22) angeordnet sind, wobei die Steuerung (18) mit einem den Brenner (4) steuernden Gasventil (2) sowie einer mit dem Sekundärzweig (12) des Sekundärwärme­ tauschers (7) in Verbindung stehenden Speicherumwälzpumpe (28) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein modulie­ render Brenner (4) vorgesehen ist und in der in den obersten Be­ reich (15) des Schichtspeichers (14) mündenden Speichervor­ laufleitung (13) ein weiterer Temperaturfühler (16) angeordnet ist, der mit der Steuerung (18) verbunden ist und bei Annäherung der Temperatur in der Speichervorlaufleitung (13) an eine Soll- Temperatur eine Reduzierung der Brennerleistung initiiert. 1. Water heating system with a burner ( 4 ) acted upon primary heat exchanger ( 5 ), which heats a stratified storage tank ( 14 ) via a secondary heat exchanger ( 7 ), with the secondary branch ( 12 ) of the secondary heat exchanger ( 7 ) via a storage flow. and a storage return line ( 13 , 25 ) is connected, which opens into the uppermost area of the stratified storage tank ( 15 ) or leads from the lowermost area ( 19 ) of the stratified storage tank ( 14 ), and in the middle and lower region of the stratified storage tank ( 14 ) a controller ( 18 ) connected temperature sensors ( 20 , 22 ) are arranged, the controller ( 18 ) having a burner ( 4 ) controlling gas valve ( 2 ) and one with the secondary branch ( 12 ) of the secondary heat exchanger ( 7 ) in connection standing storage circulating pump ( 28 ) is connected, characterized in that a modulie render burner ( 4 ) is provided and in the in the uppermost loading area ( 15 ) of the ski right memory ( 14 ) opening storage supply line ( 13 ) a further temperature sensor ( 16 ) is arranged, which is connected to the controller ( 18 ) and initiates a reduction in the burner output when the temperature in the storage supply line ( 13 ) approaches a target temperature. 2. Wasserheizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Sekundärzweig (12) des Sekundärwärmetauschers (7) eine, vorzugsweise einstellbare Drossel (26) in Serie geschaltet ist.2. Water heating system according to claim 1, characterized in that a, preferably adjustable throttle ( 26 ) is connected in series to the secondary branch ( 12 ) of the secondary heat exchanger ( 7 ).
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