DE19710883B4 - Vorrichtung zur sofortigen Warmwasserbereitstellung - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung, die am Ende einer Hauswasserversorgungsanlage mit der Kaltwasserleitung und der Warmwasserleitung verbunden ist und eine Pumpe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein an seinem oberen Ende mit der Warmwasserleitung kommunizierendes Gefäß (20), am unteren Ende (9) mit der Druckseite (32) einer Zirkulationspumpe (22), die von einem Motor (13) angetrieben wird, verbunden ist und deren saugseitige Öffnung (1) mit der Kaltwasserleitung kommuniziert, wobei der mit der Warmwasserleitung verbundene obere Bereich des Gefä-ßes (20) vom mit der Kaltwasserleitung kommunizierenden unteren Bereich durch einen Kolben (21) getrennt ist, der eine erste Schaltvorrichtung (30), die am oberen Ende des Gefäßes (20) liegt, betätigt, sobald er das obere Ende des Gefäßes (20) erreicht und eine zweite am unteren Ende (9) angeordnete Schaltvorrichtung (29) betätigt, sobald er das untere Ende erreicht hat.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die im Endbereich der Warm- und Kaltwasserleitungen einer Hauswasserinstallation an beide Leitungen angebunden wird und bewirkt, daß eine vorgegebene Wassermenge bei Unterschreitung einer vorgewählten Temperatur in der Warmwasserleitung eine Wassermenge an kaltem Wasser in den Warmwassererzeuger fördert, die größer ist als der Wasserinhalt der Warmwasserleitung und daß dadurch eine gleich große Wassermenge aus dem Warmwassererzeuger in die Warmwasserleitung gefördert wird.
• Aus der DE 195 23 045 A1 ist eine Fördervorrichtung zur zyklischen Förderung des in einer Warmwasser-Verteilerleitung abgekühlten Rohrinhalts zurück zum Warmwassererzeuger bekannt, der mit einer Kaltwasser-Verteilerleitung hydraulisch kommuniziert, wobei eine Pumpe vorgesehen ist, deren Ansaugöffnung mit dem Endbereich der Warmwasser-Verteilerleitung verbunden ist und deren druckseitiger Bereich mit einem Raum kommuniziert, den ein Rückschlagventil von der Austrittsöffnung und der anschließenden Kaltwasser-Verteilerleitung trennt, wobei ein zweites Ventil eine Durchströmung des Rückschlagventils verhindert, wenn sich in der ansaugseitigen Öffnung ein Druck einstellt, der höher ist als der Druck in der Austrittsöffnung.
• Bekannt sind Einrichtungen, bei denen bei Unterschreitung einer Mindesttemperatur in der Warmwasserleitung eine Pumpe den Wasserinhalt der Warmwasserleitung in die Kaltwasserleitung fördert, damit heißes Warmwasser aus dem Warmwassererzeuger die Warmwasserleitung erneut füllt. Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß der Benutzer dadurch zwar nicht mehr auf Warmwasser warten muß, wohl aber so lange auf Kaltwasser, bis die in die Kaltwasserleitung geförderte abgekühlte Warmwassermenge ausgetreten ist. Dies ist vor allem dann nachteilig, wenn dem Warmwasser Kaltwasser beigemischt werden muß, was zum Beispiel beim Duschen der Fall ist.
• Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil durch die in Anspruch 1 beschriebenen Maßnahmen.
• Die Erfindung soll anhand von Figuren beschrieben werden.
• 1a zeigt einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung.
• 1b zeigt auf der linken Seite eine Draufsicht auf die Pumpe und auf der rechten Seite eine Ansicht des Gefäßes von unten.
• 2 zeigt die Vorrichtung zusammen mit dem elektrischen Schaltplan.
• 3 zeigt die fünf aufeinanderfolgenden Schaltsituationen.
• 4 zeigt eine Variante mit einer Membran und einer Feder.
• 5 zeigt eine andere Schaltung.
• 1a zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung. Die Öffnung 7 ist mit der Warmwasserleitung verbunden, die Öffnung 8 mit einem Warmwasserhahn. Das Gefäß 20 kommuniziert mit der Druckseite 32 der Pumpe 22, deren Saugseite 1 (1b) mit der Kaltwasserleitung kommuniziert, während die zweite Eintrittsöffnung 2 mit dem Kaltwasserhahn verbunden ist. Der Thermoschalter 26, der in der Regel mit einer Schaltuhr in Reihe geschaltet ist, schaltet über den in 2 gezeigten Schrittschalter 24, 25 den Motor 13 der Pumpe 22 ein, sobald eine vorgegebene Mindesttemperatur in der Warmwasserleitung unterschritten wird. Die Pumpe fördert dann Kaltwasser durch den druckseitigen Stutzen 32 und das Rohr 3 in den Fußbereich 9 des Gefäßes 20. In der Achse des Gefäßes verläuft eine Stange 5, die einen Kolben 21 führt und zentriert. Dieser Kolben wird durch das eintretende Kaltwasser nach oben verschoben, wobei er einen Teil des oberhalb des Kolbens liegenden Inhalts des Gefäßes durch die Warmwasserleitung zusammen mit dem abgekühlten Inhalt der Warmwasserleitung in den Warmwassererzeuger fördert. Sobald der Kolben 21 den oberen Totpunkt ot erreicht hat, schließt der Reed-Kontakt 30 und erzeugt einen Stromstoß durch den ein in 2 dargestellter Schrittschalter 24, 25 den Pumpenmotor 13 ausschaltet. Nunmehr sinkt der schwere Kolben 21 nach unten und drückt die Kaltwasserfüllung durch die Pumpe 22 hindurch in die Kaltwasserleitung und von dort in den Warmwassererzeuger. An der Oberseite des Kolbens stellt sich ein Unterdruck ein, wodurch der verbliebene abgekühlte Inhalt der Warmwasserleitung angesaugt wird und eine gleich große Warmwassermenge wie die zuvor in Richtung des Warmwassererzeuger geförderte Menge nunmehr in Richtung zum Gefäß 20 strömt. Sobald das Warmwasser den Thermostaten 26 erreicht, schaltet dieser aus, was jedoch kein Weiterschalten des Schrittschalters 24, 25 (2) bewirkt. Der Kolben 21 besteht aus einem Plastikgehäuse 10 und einer Anzahl von mit einer Bohrung versehenen Scheiben aus Eisenblech. Zwischen den Gruppen der Eisenblechringe sind Messingscheiben 11 und ein ringfömiger Permanentmagnet 31 angeordnet, wodurch sich ein Magnetfeld ausbildet, welches, sobald der Kolben die entsprechende Höhe erreicht hat, den jeweiligen Reed-Kontakt schließt. Das Plastikgehäuse 10 ist durch einen ringförmigen Deckel 12 hermetisch verschlossen. Auf der Oberseite des Kolbens 21 ist eine Gummifolie 14 befestigt, deren äußerer Durchmesser dem Innendurchmesser des Gefäßes 20 entspricht.
• 1b zeigt im linken Bereich eine Draufsicht auf die Pumpe 22 und im rechten Bereich eine Ansicht des kreiszylindrischen Gefäßes 20 von unten.
• 2 zeigt symbolisiert die Schaltkreise. Im Gefäß 20 bewegt sich der Kolben 21 in Abhängigkeit von der Förderung durch die Pumpe 22, die durch die Leiter 23 gespeist wird. Ein Nockenrad 24 ist in der Position gezeigt, in der der Schalter 25 geschlossen ist und die Pumpe läuft. Der Thermostat 26 ist wärmeleitend mit dem Warmwassenohr 27 verbunden. Er schließt, sobald eine vorgegebene Mindesttemperatur der Warmwasserleitung unterschritten wird. Der Transformator 28 speist den Schalterkreislauf. Der Thermostat 26 kann nur dann einen Stromimpuls erzeugen, wenn einer der beiden Reed-Kontakte 29 oder 30 geschlossen ist. Mit jedem Stromimpuls vollführt das Nokkenrad 24 eine Drehung um 45 Grad. Im Kolben 21 befindet sich ein Permanentmagnet 31. Der untere Reed-Kontakt 29 bleibt geschlossen, solange der Kolben im unteren Totpunkt ut verweilt. Sobald der Kolben 21 den oberen Totpunkt of erreicht, wird der obere Reed-Kontakt 30 geschlossen.
• In 3 ist die Schaltfolge gezeigt. In Position A schließt der Thermoschalter 26 den Kreislauf des Transformators 28 so lange der Kolben 21 sich in der unteren Totpunkt-Stellung befindet. Dadurch wird über das Nockenrad 24 der Schalter 25 eingeschaltet, so daß die Pumpe 22 Wasser aus der Kaltwasserleitung 32 in das Gefäß 20 fördert. Der Kolben 21 bewegt sich nunmehr nach oben wie die Position B zeigt und schiebt den darüberliegenden Wasserinhalt in die Warmwasserleitung und einen Teil in den Warmwassererzeuger. Sobald der Kolben die obere Totpunktlage ot erreicht, wie in Position C gezeigt, schließt der obere Reed-Kontakt 30, wodurch wiederum ein Stromstoß entsteht, so daß das Nockenrad 24 den Schalter 25 öffnet und die Pumpe stillegt. Nunmehr sinkt der Kolben 21 und fördert den Kaltwasserinhalt des Gefäßes 20 durch die Ansaugöffnung 1 zurück in die Kaltwasserleitung und anteilig in den Warmwassererzeuger. Gleichzeitig saugt er Warmwasser aus dem Warmwassererzeuger, so daß nunmehr an allen Zapfstellen unverzüglich warmes Wasser ansteht. Sobald der Kolben 21 den oberen Totpunktes ot verläßt, öffnet der Reed-Kontakt 30 wie in Position D gezeigt. Wenn der Warmwasserstrom den Thermostaten 26 unterbricht, hat auch, wie Position E zeigt, der Kolben 21 den unteren Totpunkt erreicht und die Schließung des Reed-Kontaktes 29 bewirkt. Erst dann, wenn die Temperatur der Warmwasserlei tung die vorgegebene untere Temperaturgrenze erneut unterschreitet, beginnt der Zyklus von neuem.
• 4 zeigt eine Variante, bei der eine Rollmembran 33 den warmwasserseitigen Bereich des Gefäßes 20 vom kaltwasserseitigen Bereich trennt und bei der eine Zugfeder 34 den vom Pumpendruck zum warmwasserseitigen Ende geschobenen Kolben 21 über die Länge des Gefäßes 20 in die Ausgangsposition zurückzieht..
• 5 zeigt ein anderes Schaltbild, mit dem der gleiche Effekt erreicht wird. Sinkt die Temperatur der Warmwasserleitung 36 unter den vorgegebenen Wert, so schließt der an der Warmwasserleitung anliegende Thermoschalter 26'. Der Reedschalter 29', der mit der Phase 35 verbunden ist, ist durch das Magnetfeld des Kolbens 21' geschlossen. Ebenso ist der Reedschalter 30' geschlossen. Die Pumpe 22' schaltet damit ein. Gleichzeitig werden die Relaiskontakte 25' und 25'' durch die Spule 34 geschlossen. Danach darf also der Thermoschalter 26' auch geöffnet sein, da die Verbindung über das Relais 25' besteht. Sobald der Kolben 21' die Lage UT verläßt, öffnet sich der vom Magnetfeld des Kolbens geschlossen gehaltene Reedschalter 29', zu dem der zweite Relaiskontakt 25'' parallel geschaltet ist. Die Verbindung zur Phase 35 erfolgt dann über den in Ruheposition geschlossenen Reedschalter 30'. Sobald der Kolben 21' den oberen Totpunkt erreicht hat, öffnet das Magnetfeld des Kolbens den Reedschalter 30' und die Pumpe 22' schaltet ab. Gleichzeitig öffnen sich die Relaiskontakte 25' und 25''. Nun sinkt der Kolben 21' in Richtung des Pfeiles 37 bis zum unteren Totpunkt. Das Magnetfeld des Kolbens schließt dann den Reedschalter 29', der parallel geschaltete Relaiskontakt 25'' hat sich bei Abschalten der Pumpe geöffnet. Der Reedschalter 30' ist nunmehr geschlossen. Sobald die Temperatur am Thermostaten 26' wieder unter den vorgegebenen Wert absinkt, beginnt der Zyklus von neuem.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung, die am Ende einer Hauswasserversorgungsanlage mit der Kaltwasserleitung und der Warmwasserleitung verbunden ist und eine Pumpe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein an seinem oberen Ende mit der Warmwasserleitung kommunizierendes Gefäß (20), am unteren Ende (9) mit der Druckseite (32) einer Zirkulationspumpe (22), die von einem Motor (13) angetrieben wird, verbunden ist und deren saugseitige Öffnung (1) mit der Kaltwasserleitung kommuniziert, wobei der mit der Warmwasserleitung verbundene obere Bereich des Gefä-ßes (20) vom mit der Kaltwasserleitung kommunizierenden unteren Bereich durch einen Kolben (21) getrennt ist, der eine erste Schaltvorrichtung (30), die am oberen Ende des Gefäßes (20) liegt, betätigt, sobald er das obere Ende des Gefäßes (20) erreicht und eine zweite am unteren Ende (9) angeordnete Schaltvorrichtung (29) betätigt, sobald er das untere Ende erreicht hat.
2. Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtungen aus magnetisch betätigten Schaltern (29 und 30) bestehen und der Kolben (21) einen Permanentmagneten (31) enthält.
3. Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (13) der Pumpe (22) durch ein Schaltsystem gesteuert wird, das außer den durch das Magnetfeld des Permanentmagneten (31) betätigten Schaltern (29 und 30) einen Thermoschalter (26) enthält.
4. Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (21) ein Gewicht aufweist, das annähernd dem Gewicht des im Gefäß (20) befindlichen Wassers gleicht.
5. Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (21) mit einer Membran (33), die den oberen Bereich des Gefäßes (20) vom unteren Bereich trennt, eine Einheit bildet.
6. Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (21) durch eine Stange (5) geführt und zentriert wird.
7. Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (21) durch eine Feder (34) in Richtung zur kaltwasserseitigen Verbindung (3) bewegt wird.
8. Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Achse des Gefäßes (20) vertikal verläuft.
9. Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoschalter (26) bei Unterschreiten einer vorgegebenen Temperatur der Warmwasserleitung schließt.
10. Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoschalter (26) sowie das Schaltelement (30) die Weiterschaltung eines Schrittschalters (24, 25) bewirken.
11. Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoschalter (26) über zwei Leitungen mit dem Schrittschalter (24, 25) verbunden ist, wobei die erste Leitung durch ein erstes Schaltelement (29) unterbrochen werden kann und wobei die zweite Leitung durch ein gleichartiges Schaltelement (30) unterbrochen werden kann.
12. Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (29 und 30) Reedschalter sind.
13. Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Thermoschalter (26) ein elektromagnetisch betätigter Schalter (25') parallel geschaltet ist und dem unteren Schaltelement (29') ein zweiter elektromagnetisch betätigter Schalter (25'') parallel geschaltet ist.
14. Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Schaltelement (30') ein durch magnetische Kräfte sich öffnender Schalter ist und das untere Schaltelement (29') ein sich durch magnetische Kräfte schließender Schalter ist.
15. Verfahren zur kurzfristigen Bereitstellung von Warmwasser an den Zapfstellen einer Installationsanlage mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Unterschreitung einer vorgegebenen Temperatur des Wasserinhaltes der Warmwasserleitung ein thermostatisch betätigter Schalter (26) den Pumpenmotor (13) einschaltet, wodurch der Kolben (21) zum Warmwasseranschluß (27) wandert und das abgekühlte Wasser in der Warmwasserleitung in den Warmwassererzeuger fördert während gleichzeitig eine gleich große Kaltwassermenge in das Gefäß (20) gefördert wird bis das am warmwasserseitigen Bereich des Gefäßes (20) liegende Kontaktelement (30) durch das Magnetfeld des Kolbens (21) den Schrittschalter (24, 25) auf die Stellung "aus" bewegt, daß daraufhin der Kolben (21) absinkt, wodurch die Kaltwassermenge unterhalb des Kolbens über die Kaltwasserleitung in den Warmwassererzeuger gefördert wird und die gleiche Menge Warmwasser in die Warmwasserleitung eintritt, wodurch die gleiche Wassermenge, die zuvor durch die Warmwasserleitung in den Warmwassererzeuger gefördert wurde nunmehr die Warmwasserleitung füllt, während der Kolben (21) den unteren Reed-Kontakt (29) schließt, so daß bei der nächsten Unterschreitung der vorgegebenen Mindesttemperatur in der Warmwasserleitung der Zyklus erneut beginnt.