DE19725952A1

DE19725952A1 - Verfahren zur Brauchwasserbereitstellung in einem kombinierten System

Info

Publication number: DE19725952A1
Application number: DE19725952A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Kroell; Franz Schmuker; Bernulf Goesling; Manfred Oehrlein; Beate Maucher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2017-06-20
Also published as: DE19725952C2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Brauchwasserbereitstellung in einem kombinierten System nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind von der Anmelderin sogenannte Kombi-Heizgeräte zum Heizen und zur Brauchwasserbereitung bekannt, bei denen das Brauchwasser mittelbar über das in einem Heizungswasserkreislauf zirkulierende Heizungswasser erwärmt wird. Insbesondere außerhalb der Heizperiode dauert es eine gewisse Zeit, ehe das Brauchwasser seine vom Verbraucher gewünschte Auslauftemperatur erreicht hat, da erst mit der Brauchwasserentnahme der Heizungswasserkreislauf aktiviert wird.

Um die Wasser- und Energieverluste zu Beginn der Brauchwasserentnahme zu reduzieren, ist es aus der DE-GM 19 88 343 bekannt, das Ausströmen von kaltem Brauchwasser zu Beginn der Brauchwasserentnahme zu unterbinden, indem über einen im Brauchwasser-Wärmetauscher angeordneten Temperaturfühler ein in der Brauchwasser-Zufuhrleitung angeordnetes Durchfluß-Sperrglied gesteuert wird.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Regelverfahren hat den Vorteil, daß eine Verkürzung der Aufheizzeit des Brauchwassers ohne zusätzliche aufwendig in den hydraulischen Heizkreislauf einzubindende Bauteile erfolgen kann. Durch das erfindungsgemäße zeitverzögerte Einschalten der Umlaufpumpe ist die zu erwärmende Umlaufmenge des Heizwassers reduziert, wodurch die Aufheizzeiten des Brauchwassers zu Beginn der Brauchwasserbereitstellung verkürzt werden. Das erfindungsgemäße Regelverfahren erfordert gegenüber der bekannten Ausführung der Kombi-Heizgeräte lediglich eine Änderung in der Ansteuerung der Umlaufpumpe.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Regelverfahrens möglich.

Eine erfindungsgemäße Weiterbildung des Regelverfahrens besteht darin, daß nach dem ersten zeitverzögerten Einschalten der Umwälzpumpe diese getaktet bis zu einer vorgebbaren oberen Temperaturschwelle für das Brauchwasser weiterbetrieben wird, wobei diese Temperaturschwelle vorzugsweise unterhalb des Sollwerts für die spätere maximale Auslauftemperatur des Brauchwassers liegt.

Zur Verbesserung des Regelverhaltens wird gegenüber den bekannten Kombi-Heizgeräten der Anmelderin die Auslauftemperatur des Brauchwassers direkt über einen am Brauchwasserausgang angeordneten Temperaturfühler bestimmt.

Die maximale Auslauftemperatur des Brauchwassers, die bei Bedarf durch den Benutzer beispielsweise über eine Einhebelmischbatterie heruntergemischt werden kann, wird in vorteilhafter Weise über ein am Heizgerät angeordnetes Potentiometer voreingestellt.

Zeichnung

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, die in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert ist. Es zeigen

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Einrichtung zum Erhitzen von Heizungswasser und Brauchwasser und Fig. 2 ein Diagramm mit der Darstellung von Temperaturverläufen des Brauchwassers während der Aufheizzeit.

Ausführungsbeispiel

Das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehene Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Erhitzen von umlaufendem Heizungswasser und Brauchwasser weist einen in einem Heizungskreislauf angeordneten und vom Heizungswasser durchströmten Heizungswärmetauscher 10 auf, dessen Lamellen 11 von den Verbrennungsgasen eines Brenners 12 unmittelbar beaufschlagt sind. Der Heizungswärmetauscher 10 versorgt eine zwischen einem Vorlaufabschnitt 14 und einem Rücklaufabschnitt 16 des Heizungskreislaufs angeordnete Heizeinrichtung, zum Beispiel einen Heizkörper 18, mit Heizungswasser, wobei im Rücklaufabschnitt 16 eine Umlaufpumpe 20 zum Fördern des umlaufenden Heizungswassers angeordnet ist. Für die Brauchwasserbereitung ist ein im Heizungswärmetauscher 10 angeordneter und vom Heizungswasser umströmter Brauchwasserwärmetauscher 22 vorgesehen. Eine mit dem Brauchwasserwärmetauscher 22 verbundene Brauchwasserversorgungseinrichtung speist eine oder mehrere Zapfstellen über einen Kaltwasseranschluß 24, einen eine Strömung des Brauchwassers erfassenden Sensor 26 und einen Warmwasseranschluß 28 mit Brauchwasser.

Damit für die Brauchwasserbereitung ein kontinuierlicher Wärmeübergang von im Heizungswärmetauscher 10 befindlichem Heizungswasser auf das im Brauchwasserwärmetauscher 22 strömende Brauchwasser stattfinden kann, wird über ein im Rücklaufabschnitt 16 des Heizungskreislaufs 14, 16 angeordnetes Drei-Wege-Ventil 30 und über einen Bypass 32 der Heizungskreislauf 14, 16 aufgetrennt. Der Heizungskreislauf, der vom Heizungswärmetauscher 10 über den Vorlaufabschnitt 14, Bypass 32, Drei-Wege-Ventil 30, Rücklaufabschnitt 16 und Umlaufpumpe 20 zurück zum Heizungswärmetauscher 10 führt, wird im folgenden innerer Heizkreislauf 36 genannt, während der Heizungskreislauf, der vom Heizungswärmetauscher 10 über Vorlaufabschnitt 14, Heizkörper 18 und Rücklaufabschnitt 16 zurück zum Heizungswärmetauscher 10 führt, im folgenden als äußerer Heizkreislauf 38 bezeichnet wird. Weiterhin sind am Ausgang des Heizungswärmetauschers 10 ein Temperaturfühler 40 zur Erfassung der Vorlauftemperatur des Heizungswassers und am Brauchwasserausgang ein Temperaturfühler 41 zur Bestimmung der Auslauftemperatur des Brauchwassers angeordnet.

Der Brenner 12, die Umlaufpumpe 20, der Sensor 26, das Drei- Wege-Ventil 30 und die Temperaturfühler 40, 41 sind über Leitungen (gestrichelt dargestellt) mit einem zentralen Steuergerät 42 verbunden.

Die Einrichtung zum Erhitzen von umlaufendem Heizungswasser und Brauchwasser arbeitet auf folgende Art und Weise:

a) Heizungsbetrieb

Liegt zum Beispiel über eine Raumthermostatregelung eine Wärmeanforderung an, so wird der Brenner 12 gezündet und mit Hilfe der Umwälzpumpe 20 der äußere Heizkreislauf 38 aktiviert, wobei die im äußeren Heizkreislauf 38 angeordneten Heizkörper 18 mit Heizwasser beschickt werden.

b) Brauchwasserbereitung

Durch das Öffnen eines am Warmwasseranschluß 28 angeordneten Ventils 44, zum Beispiel das Warmwasserventil einer Einhebelmischbatterie wird mit Hilfe des Sensors 26 der Befehl zur Brauchwassererwärmung gegeben, indem ein entsprechendes Zapfvorbereitungssignal an das zentrale Steuergerät 42 abgegeben wird. Daraufhin wird als erstes der Brenner 12 gezündet und damit das im Brauchwasserwärmetauscher 22 befindliche Brauchwasser mittelbar über das Heizungswasser erhitzt.

Die am Brauchwasserausgang durch den Temperaturfühler 41 erfaßte Auslauftemperatur wird mit einem im Steuergerät 42 abgelegten ersten Temperaturwert verglichen und die Umlaufpumpe 20 beim Erreichen dieses ersten Temperaturwerts zeitverzögert zur Inbetriebnahme des Brenners 12 dazugeschaltet. Das Drei-Wege-Ventil 30 ist dabei mit dem Signal zur Brauchwasserbereitung so geschaltet worden, daß das Heizungswasser im inneren Heizkreislauf 36 zirkulieren kann. Mit der zeitverzögerten Einschaltung der Umlaufpumpe 20 ist die zu erwärmende Menge des Heizungswassers reduziert, wodurch die Aufheizzeit des mittelbar über das Heizungswasser erwärmten Brauchwassers zu Beginn der Brauchwasserbereitung erheblich verkürzt wird.

Da ein dauerhaftes Einschalten der Umlaufpumpe 20 zu einem starken Absinken der Auslauftemperatur des Brauchwassers führen würde, wird die Umlaufpumpe 20 nach einer ersten Einschaltzeit wieder ausgeschaltet und bei Erreichen eines zweiten Temperaturwerts, der höher gesetzt ist als der erste Temperaturwert für eine zweite Einschaltzeit, die länger ist als die erste Einschaltzeit in Betrieb genommen. Diese taktende Betriebsweise der Umlaufpumpe 20 erfolgt solange, bis eine dritter oberer Temperaturwert, der wiederum höher gesetzt ist als der zweite Temperaturwert, erreicht ist. Nach Erreichen des dritten Temperaturwerts bleibt die Umlaufpumpe 20 während der weiteren Brauchwasserbereitung dauernd eingeschaltet, wobei die Beibehaltung des Sollwerts für die Auslauftemperatur des Brauchwassers auch bei Änderung der Durchflußmenge über den modulierend arbeitenden Brenner 12 gesteuert wird.

Die drei erwähnten Temperaturwerte sowie die Einschaltzeiten für die Umlaufpumpe 20 sind experimentell bzw. empirisch ermittelt worden und können bzw. müssen an den jeweiligen Heizgerätetyp angepaßt werden. Der Sollwert für die maximale Auslauftemperatur des Brauchwassers kann dabei über ein am Heizgerät angeordnetes Potentiometer voreingestellt werden.

Bei einem Kombi-Heizgerät mit einer Leistung von 18 kW wurden folgende Temperaturwerte und Einschaltzeiten für die Umlaufpumpe 20 bei einer Solltemperatur für das Brauchwasser von 60°C gewählt:

- erster Temperaturwert: Solltemperatur - 11°C
- erste Einschaltzeit der Umlaufpumpe: 0.4 s
- zweiter Temperaturwert: Solltemperatur - 8°C
- zweite Einschaltzeit der Umlaufpumpe: 0.8 s
- dritter Temperaturwert: Solltemperatur - 7°C

In Fig. 2 sind die experimentell ermittelten Temperaturverläufe des Brauchwassers bei einer Brauchwasserdurchflußmenge von 5 l/min aufgezeigt. Linie a stellt den Temperaturverlauf einer Brauchwassererwärmung nach dem bekannten Regelverfahren dar, bei dem gleichzeitig mit dem Signal zur Brauchwassererwärmung die Umlaufpumpe 20 in Betrieb genommen wird. Im Vergleich dazu zeigt Linie b den Temperaturverlauf bei Anwendung des erfindungsgemäßen Regelverfahrens. Dieser Vergleich macht deutlich, daß die Temperaturanstiegszeit des Brauchwassers zu Anfang der Brauchwasserbereitung wesentlich verkürzt wird, wodurch einerseits der Brauchwasserkomfort verbessert wird und andererseits durch kürzere Zapfvorgänge der Gas- und Wasserverbrauch verringert wird.

Eine vereinfachter Aufbau des Kombi-Heizgeräts ergibt sich, wenn die Auslauftemperatur des Brauchwassers nicht unmittelbar über den Temperaturfühler 41, sondern mittelbar über den die Heizwassertemperatur erfassenden Temperaturfühler 40 erfolgt.

Claims

1. Verfahren zur Brauchwasserbereitstellung in einem kombinierten System zum Heizen und zur Brauchwasserbereitung, wobei das Brauchwasser mittelbar über das Heizungswasser erwärmt wird und im Fall der Brauchwasserentnahme eine Umlaufpumpe in einem Heizungswasserkreislauf und ein Brenner zur Erwärmung des Heizungswassers einschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Brauchwasserentnahme zuerst der Brenner (12) eingeschaltet wird und die Umlaufpumpe (20) zeitversetzt dazu bei Erreichen eines vorgebbaren Temperaturwerts für das Heiz- oder Brauchwasser dazugeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufpumpe (20) nach ihrem ersten Einschalten bis zum Erreichen weiterer Temperaturwerte für das Heiz- oder Brauchwasser taktweise aus- und wiedereingeschaltet wird, bevor die Umlaufpumpe (20) bei Erreichen eines oberen Temperaturwerts, der vorzugsweise unterhalb eines vorgebbaren Sollwerts für die maximale Auslauftemperatur des Brauchwassers liegt, kontinuierlich weiterbetrieben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslauftemperatur des Brauchwassers unmittelbar über einen am Brauchwasserausgang angeordneten Temperaturfühler (41) erfaßt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für die maximale Auslauftemperatur des Brauchwassers über ein am Heizgerät angeordnetes Potentiometer voreingestellt werden kann.