DE202008010683U1 - Vorrichtung zur Wärmenutzung - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung
zur Wärmenutzung mit mindestens zwei Wärmequellen
mit jeweils mindesten einem Wärmeträgermedienvorlauf
oder mindestens zwei Wärmesenken mit jeweils mindestens
einem Wärmeträgermedienrücklauf, wobei
die Wärmequellen bzw. -senken eine unterschiedliche und/oder
wechselnde Charakteristik aufweisen mit jeweils mindestens einem
hindurch geführten Wärmeträgermedium
und miteinander in Bezug auf die Wärmenutzung gekoppelt
werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Wärmequelle bzw. Wärmesenke mit der zweiten Wärmequelle bzw. Wärmesenke so gekoppelt sind, dass
in einem ersten Betriebszustand der Wärmeträgermedienvorlauf der ersten Wärmequelle bzw. der Wärmeträgermedienrücklauf der ersten Wärmesenke oberhalb und/oder bei einer Soll-Temperatur des Wärmeträgermedienvorlaufs der ersten Wärmequelle bzw. des Wärmeträgermedienrücklaufs der ersten Wärmesenke
oder
unterhalb und/oder bei einer Soll-Temperatur des Wärmeträgermedienvorlaufs der zweiten Wärmequelle bzw. des Wärmeträgermedienrücklaufs der zweiten Wärmesenke
oder
oberhalb und/oder bei einer Soll-Temperaturdifferenz zwischen den Wärmeträgermedienvorläufen bzw. Wärmeträgermedienrückläufen der ersten und zweiten Wärmequelle bzw. -senke
so zumindest teilweise in die zweite Wärmequelle bzw. -senke einspeisbar...
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Wärmequelle bzw. Wärmesenke mit der zweiten Wärmequelle bzw. Wärmesenke so gekoppelt sind, dass
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmenutzung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
- Im Folgenden wird zumeist auf mit Heizversorgern gekoppelte Warmwasserbereitungssysteme abgehoben, wobei die vorliegende Erfindung wesentlich allgemeiner verwendet werden kann, wie noch deutlich werden wird.
- Es ist bekannt, in zentralen Warmwasserbereitungssystemen am Ein- oder Austritt des Wärmeübertragers ein Dreiwegeventil vorzusehen. So wurde bereits in Munser H., Fernwärmeversorgung, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 2. überarbeitete Auflage, 1983, S. 272 [D1] die Schaltung einer Hausanschlussstation (HAST)
1 mit einem Dreiwege-Regelventil2 mit Mischfunktion am Austritt des Vorwärmers3 einer zweistufigen Warmwasserbereitung4 mit Rücklaufauskühlung aus der Heizung5 angegeben, was in1 dargestellt ist. Die Aufgabe des Dreiwegeventils2 bestand darin, die Temperatur des aus dem Vorwärmer3 austretenden Warmwassers WW auf ca. 60°C zu begrenzen. Dies war besonders dann erforderlich, wenn im Winter bei hohen Rücklauftemperaturen aus der Heizung und geringen Warmwasserzapfmengen die Warmwassertemperatur am Austritt des Vorwärmers über 60°C steigen konnte. Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, dass bei steigender Temperatur der dritte Weg des Dreiwegeregelventils2 einen Bypass zum Wärmeübertrager3 öffnete und den Rücklauf aus der Heizung5 zumindest zum Teil am Wärmeübertrager3 vorbei leitete. Dieser Schaltung eigen war, dass bei der Mischung wärmeren Primärwassers aus dem Nachwärmer mit zumindest zeitweise kälterem Rücklaufwasser aus der Heizung die erzielbare Warmwassertemperatur aus dem Vorwärmer künstlich gesenkt und die Primärrücklauftemperatur und der Primärwasserverbrauch erhöht wurden. - Zur Reduzierung der Fernwärmerücklauftemperatur und -Durchsatzmenge in einer HAST
10 ist es ebenfalls bekannt, den Rücklauf aus der Nachwärmstufe11 einer zweistufigen Warmwasserbereitung12 in der Heizsaison stets der direkt an das Fernwärmesystem gekoppelten Heizung13 zuzuführen (SP 41-101-95, Projektirowanije teplowych punktow, MINSTROI Rossii, Moskau, 1995, S. 14 [D2]), was in2 dargestellt ist. Der Rücklauf aus der Heizung13 wird seinerseits in der Vorwärmstufe14 der Warmwasserbereitung12 ausgekühlt. Da die Leistung der Nachwärmstufe11 einer zweistufigen Warmwasserbereitung12 anteilig durchaus 30% und mehr betragen kann, besteht die Möglichkeit, die Heizung13 mit dem Rücklauf aus der Nachwärmstufe11 der zweistufigen Warmwasserbereitung12 negativ zu beeinflussen. Die Gefahr des Überheizens besteht insbesondere bei vergleichsweise niedrigen Heizleistungen, oder in der Übergangszeit, oder bei Heizsystemen niedriger Vorlauftemperaturen. Die Vermischung von Rücklauf aus der Warmwasserbereitung12 und Primärvorlauf der Heizung13 reduziert insbesondere bei großen Temperaturunterschieden wie im Winter das Potential des Primärvorlaufs (Entropieverlust). Eine Unterheizung und größere Primärdurchsatzmengen können dann im Winter oder bei Heizsystemen hoher Vorlauftemperaturen die Folge sein. - Es ist für HAST
20 auch bekannt, ein Dreiwegeverteilventil21 am Austritt eines in diesem Fall einstufigen Warmwasserbereiters22 zu installieren (DE 196 42 179 A1 ), was in3 dargestellt ist. Aufgabe dieses Dreiwegeregelventils21 war es, die Warmwassertemperatur indirekt über die Fernwärmerücklauftemperatur zu regeln. Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, dass bei zu hoher Rücklauftemperatur, was ein Indiz für eine zu hohe Heizwasserdurchsatzmenge wäre, ein Teil des Rücklaufwassers über den dritten Weg des Dreiwegeverteilventils21 dem Vorlauf wieder zugeführt und beigemischt wird. Eine konstante Primärdurchsatzmenge wurde so durch eine Bypassschaltung reduziert. Durch eine abgesenkte Vorlauftemperatur reduzierte sich automatisch auch die Warmwassertemperatur. Die Warmwassertemperatur war bei dieser Schaltung durch die indirekte Regelung jedoch gewissen Schwankungen unterworfen, und für einen Zirkulationsbetrieb mit wesentlich höheren Rücklauftemperaturen als bei der Warmwasserbereitung war sie nur bedingt geeignet. Die Rücklauftemperaturabsenkung aus der Heizung23 durch eine zweistufige Warmwasserbereitung war in dieser Schaltung nicht vorgesehen. - Zum Schutz vor Verkalkung und zur zusätzlichen Rücklaufauskühlung aus der Heizung ist es für HAST
25 ebenfalls bekannt, dem Primärvorlauf für eine einstufige Warmwasserbereitung26 den Rücklauf27 aus der Heizung28 vollständig zuzumischen (z. B.DE 20 2006 018 246 U1 , Anlage1 [D3]), was in4 dargestellt ist. Damit wird zwar das Temperaturniveau des Primärvorlaufes meist in für die Verkalkung des Wärmeübertragers29 ungefährliche Bereiche gesenkt. Auch besteht die Möglichkeit, im Winter bei ausreichend hohen Rücklauftemperaturen aus der Heizung damit die Warmwasserzirkulation zu betreiben. Gleichzeitig kann bei Rücklauftemperaturen wesentlich über 60°C einer Verkalkung sogar Vorschub geleistet werden bis hin zu Verbrühungsgefahr, ohne dafür Lösungen anzubieten. In der gesamten übrigen Zeit aber wird der Heizungsrücklauf27 auf ein für die Warmwasserbereitung26 erforderliches Niveau von zumindest 61°C, für die Abtötung von Legionellen sogar auf mindestens 71°C angehoben, unabhängig von der Ausgangstemperatur, die durchaus auch weit unter 40°C betragen kann. Damit wird mit dieser Schaltung die Primärrück lauftemperatur überwiegend auf ca. 55°C angehoben. Nur bei sehr großen Warmwasserzapfungen entsteht eine weitere Rücklauftemperaturabsenkung bis auf ca. 50°C. - Aus diesem Grund ist es für HAST
30 ebenfalls bekannt, ein Dreiwegeverteilventil31 im Eintritt des Heizungsrücklaufes in den Vurwärmer32 einer zweistufigen Warmwasserbereitung33 mit Rücklaufauskühlung aus der Heizung34 einzubinden (DE 102 54 889 A1 ), was in5 dargestellt ist. Aufgabe des Dreiwegeregelventils31 ist es hier, den Heizungsrücklauf nur bei ausreichender Rückkühlung im Vorwärmer32 zu nutzen. Dafür sind als Solltemperatur 30°C einzustellen. Entgegen dem eigentlichen Ziel der zweistufigen Warmwasserbereitung – der Rücklauftemperaturabsenkung – wird bei reiner Zirkulation ohne Warmwasserbereitung die Primärrücklauftemperatur durch ein Mischen der Rückläufe aus der Heizung34 und der Zirkulation Zi zumindest in der Übergangszeit meist angehoben. Der Nachteil auch dieser Schaltung30 ist, dass bei hohen Rücklauftemperaturen aus der Heizung34 für die Warmwasserzirkulation trotzdem Primärwasser benötigt wird, da der Heizungsrücklauf durch den Vorwärmer32 , die Zirkulation Zi jedoch durch den Nachwärmer35 strömen. - Ebenfalls bekannt ist für HAST
40 , ein Dreiwegeverteilventil41 am Austritt eines in diesem Fall einstufigen Warmwasserbereiters42 einzubinden (Kunst B., Domestic Hot Water Tanks Charged by High Efficient Heating Systems, EuroHeat&Power English Edition, Vol. 4, IV/2007, S. 31 [D4]), was in6 dargestellt ist. Sobald die Warmwasserbereitung42 in Betrieb ist und die Heizung43 dies zulässt, wird der Rücklauf aus der Warmwasserbereitung42 über das Dreiwegeumschaltventil41 dem Vorlauf der Heizung43 in Serie zugeführt und in dieser weiter ausgekühlt. Das Regelventil44 der Heizung43 ist in dieser Zeit geschlossen und es herrscht Warmwasservorrangbetrieb. Werden die Grenzen der Heizung43 mit dem Rücklauf der Warmwasserbereitung42 überschritten (+/– 5 Kelvin), wird jedoch weiterhin der Rücklauf aus der Warmwasserbereitung42 über das Dreiwegeumschaltventil41 an der Heizung43 parallel vorbei geleitet. Diese Schaltung40 wurde erforderlich, weil bei einer einstufigen Warmwasserbereitung mit einer Heizspirale in einem Warmwasserspeicher bau artbedingt mit mindestens 60°C meist höhere Rücklauftemperaturen auftreten, als aus der Heizung, dies insbesondere bei Niedertemperaturheizsystemen. Der Nachteil dieser Schaltung40 ist, dass ein elektrisch angetriebenes Dreiwegeumschaltventil41 benötigt wird, welches durch eine elektronische Regelung angesteuert werden soll, in der durch komplizierte Algorithmen ermittelt werden muss, ob der Rücklauf aus der Warmwasserbereitung42 die Heizung43 negativ beeinflussen kann, und zwar nicht nur in der Temperatur, sondern auch in der Durchsatzmenge. So könnte es zum Beispiel bei sehr hohen Rücklauftemperaturen und/oder Durchsatzmengen aus der Warmwasserbereitung42 in der Übergangszeit zu einer Überheizung kommen. Nicht genutzt werden in dieser Schaltung die naturgemäß niedrigen Kaltwassertemperaturen zur weiteren Auskühlung des stets wärmeren Heizungsrücklaufes. - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effizientes, einfaches, universell anwendbares, preiswertes und zuverlässiges System zur Wärmenutzung, insbesondere ein Warmwasserbereitungs- und Heizsystem zu entwickeln, welches insbesondere in allen Betriebsfällen eine minimal mögliche Rücklauftemperatur bewirkt. Insbesondere sollen dabei auf einfache Weise die Nachteile jeder einzelnen Schaltung überwunden werden können.
- Diese Aufgabe wird gelöst mit der Vorrichtung nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
- Das erfindungsgemäße Verfahren zur Wärmenutzung zeichnet sich insbesondere bei der Heizversorgung und Warmwasserbereitung dadurch aus, dass in einem ersten Betriebszustand der primärseitige Rücklauf der Warmwasserbereitung oberhalb und/oder bei einer Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs der Warmwasserbereitung oder unterhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs der Heizversorgung oder oberhalb und/oder bei einer Soll-Temperaturdifferenz zwischen dem primärseitigen Rücklauf der Warmwasserbereitung und dem primärseitigen Rücklauf der Heizversorgung zumindest teilweise so in die Heizversorgung eingespeist wird, dass der primärseitige Rücklauf der Warmwasserbereitung in der Heizversor gung zumindest teilweise weiter ausgekühlt wird, und dass in einem zweiten Betriebszustand der primärseitige Rücklauf der Heizversorgung unterhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs der Warmwasserbereitung bzw. oberhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs der Heizversorgung bzw. unterhalb und/oder bei der Soll-Temperaturdifferenz zwischen dem primärseitigen Rücklauf der Warmwasserbereitung und dem primärseitigen Rücklauf der Heizversorgung zumindest teilweise so in die Warmwasserbereitung eingespeist wird, dass der primärseitige Rücklauf der Heizversorgung in der Warmwasserbereitung zumindest teilweise weiter ausgekühlt wird. Dabei handelt es sich bei der Warmwasserbereitung bevorzugt um eine solche nach Durchlaufprinzip und insbesondere soll nicht nur die Warmwasserbereitung, sondern auch die Heizversorgung mit Hilfe jeweils mindestens eines Wärmeübertragers primärseitig mit einer gemeinsamen Wärmeversorgung gekoppelt sein.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere zur Heizversorgung und Warmwasserbereitung, die insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Wärmenutzung betrieben wird, weist einen Heizversorger und einen insbesondere im Durchflussprinzip arbeitenden Warmwasserbereiter auf, wobei insbesondere sowohl der Heizversorger als auch der Warmwasserbereiter jeweils mindestens einen Wärmeübertrager aufweisen, die primärseitig mit einem Wärmeversorger verbunden sind. Weiterhin ist der Warmwasserbereiter mit dem Heizversorger so gekoppelt, dass der primärseitige Rücklauf des Warmwasserbereiters oberhalb und/oder bei einer Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Warmwasserbereiters oder unterhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Heizversorgers oder oberhalb und/oder bei einer Soll-Temperaturdifferenz zwischen dem primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters und dem primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers zumindest teilweise so in den Heizversorger einspeisbar ist, dass der primärseitige Rücklauf des Warmwasserbereiters in dem Heizversorger weiter ausgekühlt wird, und dass der primärseitige Rücklauf des Heizversorgers unterhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Warmwasserbereiters bzw. oberhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs der Heizver sorgers bzw. unterhalb und/oder bei der Soll-Temperaturdifferenz zwischen dem primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters und dem primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers zumindest teilweise so in den Warmwasserbereiter einspeisbar ist, dass der primärseitige Rücklauf des Heizversorgers in dem Warmwasserbereiter weiter ausgekühlt wird.
- Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass sowohl bei der Warmwasserbereitung als auch bei der Zirkulation und bei parallelem Heizbetrieb in jeder Jahreszeit stets die niedrigste mögliche Rücklauftemperatur in das Fernwärmenetz abgegeben wird mit der Folge eines stets minimal erforderlichen Fernwärmemengenstromes.
- Im Folgenden wird die Erfindung immer im Zusammenhang der mit der Heizversorgung gekoppelten Warmwasserbereitung erläutert. Gleichwohl ist selbstverständlich klar, dass gleich wirkende Elemente dieser Systeme auch für allgemeine Verfahren und Vorrichtungen zur Wärmenutzung vorteilhaft anwendbar sind.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt die Soll-Temperatur ≤ 50°C, bevorzugt ≤ 45°C und insbesondere ≤ 40°C und die Soll-Temperaturdifferenz beträgt ≤ 10 K, bevorzugt ≤ 5 K, insbesondere nahe 0 K, d. h. 0 K ± ≤ 0,5 K. Bei diesen Werten ist die Energieeffizienz bezüglich der verwendeten Wärmeversorgung besonders gut.
- In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Heizversorgung zumindest zweistufig mit mindestens einer Vor- und einer Nachwärmung, wobei der primärseitige Rücklauf der Warmwasserbereitung zumindest teilweise dem primärseitigen Vorlauf der Vorwärmung der Heizversorgung in dem ersten Betriebszustand zugeführt wird. Alternativ oder zusätzlich erfolgt auch die Warmwasserbereitung zweistufig mit einer Vor- und einer Nachwärmung, wobei in dem zweiten Betriebszustand der primärseitige Rücklauf der Heizversorgung dem primärseitigen Vorlauf der Vorwärmung der Warmwasserbereitung zumindest teilweise zugeführt wird. Durch die mehrstufige Ausbildung kann die Energieeffizienz noch erhöht werden.
- Besonders bevorzugt sind der primärseitige Rücklauf des Warmwasserbereiters und der primärseitige Rücklauf des Heizversorgers mit einem Primärrücklauf des Wärmeversorgers über ein gemeinsames Dreiwegeventil verbunden, wobei das Dreiwegeventil eingerichtet ist, den primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters gegenüber dem Primärrücklauf oberhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Warmwasserbereiters zumindest teilweise zu sperren und unterhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Warmwasserbereiters den primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers gegenüber dem Primärrücklauf zumindest teilweise zu sperren. Dabei ist zweckmäßig der primärseitige Vorlauf des Vorwärmers des Warmwasserbereiters über ein in Richtung des Primärrücklaufs des Wärmeversorgers sperrendes Rücksperrventil mit dem primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers und dem Dreiwegeventil verbunden und der primärseitige Vorlauf des Heizversorgers über ein in Richtung des Primärrücklaufs des Wärmeversorgers sperrendes Rücksperrventil mit dem Primärrücklauf des Warmwasserbereiters und dem Dreiwegeventil verbunden.
- In einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung zum Dreiwegeventil sind der primärseitige Rücklauf des Warmwasserbereiters und der primärseitige Rücklauf des Heizversorgers mit dem Primärrücklauf des Wärmeversorgers über eine gemeinsame thermisch Weiche verbunden, wobei die thermische Weiche eingerichtet ist, den primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters oberhalb und/oder bei der Soll-Temperaturdifferenz zwischen dem primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters und dem primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers zumindest teilweise mit dem primärseitigen Vorlauf des Heizversorgers zu verbinden und den primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers unterhalb und/oder bei der Soll-Temperaturdifferenz zwischen dem primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters und dem primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers zumindest teilweise mit dem primärseitigen Vorlauf des Warmwasserbereiters zu verbinden.
- Vorteilhaft weist die thermische Weiche vier Anschlüsse auf, wobei ein erster Anschluss mit dem primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters, ein zweiter An schluss mit dem primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers, ein dritter mit dem Primärrücklauf und ein vierter sowohl mit dem primärseitigen Vorlauf des Heizversorgers als auch mit dem primärseitigen Vorlauf des Warmwasserbereiters verbunden ist, wobei zwischen dem vierten Anschluss und dem primärseitigen Vorlauf des Heizversorgers ein in Richtung der thermischen Weiche sperrendes Rücksperrventil und zwischen dem vierten Anschluss und dem primärseitigen Vorlauf des Warmwasserbereiters ein in Richtung der thermischen Weiche sperrendes Rücksperrventil vorgesehen sind.
- Die thermische Weiche soll dabei vorteilhaft die Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Warmwasserbereiters oder des primärseitigen Rücklaufs insbesondere des Heizversorgers, oder die Temperaturdifferenz zwischen dem primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters und dem primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers elektronisch oder thermisch bestimmen. So lässt sich die thermische Weiche besonders einfach und sicher arbeitend realisieren.
- Anstelle der Soll-Temperaturdifferenz kann für die thermische Weiche alternativ auch eine Soll-Temperatur als Schaltpunkt genutzt werden, genau so wie für das Dreiwegeventil die Soll-Temperaturdifferenz anstelle einer Soll-Temperatur als Schaltpunkt genutzt werden kann.
- In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Warmwasserbereiter zumindest zweistufig ausgebildet und weist eine oder mehrere Stufen zur Vor- und eine oder mehrere Stufen zur Nachwärmung auf und/oder der Heizversorger ist zumindest zweistufig ausgebildet und weist zumindest eine Stufe zur Vor- und zumindest eine Stufe zur Nachwärmung auf.
- Zweckmäßig ist zusätzlich oder alternativ auch der Warmwasserbereiter zumindest zweistufig ausgebildet und weist zumindest einen Mehrmedien-, bevorzugt zumindest einen Viermedien-Wärmeübertrager zur Vor- und Nachwärmung auf und/oder der Heizversorger ist zumindest zweistufig ausgebildet und weist zumindest einen Mehr medien-, bevorzugt zumindest einen Dreimedien-Wärmeübertrager zur Vor- und Nachwärmung auf. D. h. dass alle Möglichkeiten miteinander kombinierbar sind, um eine bestmögliche Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten zu ermöglichen.
- Insbesondere für Heizversorger, die ein Fernwärmemedium direkt verwerten, aber auch für mit Wärmeübertragern arbeitende Heizversorger ist es vorteilhaft, wenn der primärseitige Rücklauf des Warmwasserbereiters mit dem primärseitigen Vorlauf des Heizversorgers über ein öffenbares Sperrventil mit beliebigem Antrieb verbunden ist. Dann lässt sich dieser Weg nämlich außerhalb der Heizsaison sperren.
- Insbesondere in diesem Zusammenhang aber auch alternativ ist es günstig, wenn der primärseitige Rücklauf des Warmwasserbereiters mit dem Primärrücklauf über einen Bypass bezüglich des Dreiwegeventils bzw. der thermischen Weiche verbunden ist, wobei der Bypass über ein Sperrventil mit beliebigem Antrieb absperrbar ist. Dann lässt sich nämlich außerhalb der Heizsaison primärseitiges Rücklaufmedium des Warmwasserbereiters unter Umgehung des Heizversorgers direkt dem Primärrücklauf zuführen.
- Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich also dadurch aus, dass oberhalb oder bei einer bestimmten Rücklauftemperatur aus der Warmwasserbereitung oder bezüglich einer Soll-Temperaturdifferenz beispielsweise bei einer höheren Rücklauftemperatur aus der Warmwasserbereitung als aus der Heizung, also zum Beispiel bei Zirkulationsbetrieb, der Rücklauf aus der Warmwasserbereitung zumindest teilweise seriell durch die Heizung geleitet wird und dort weiter ausgekühlt wird, wobei der Heizungsrücklauf an der Warmwasserbereitung zumindest teilweise vorbei geleitet wird. Liegt jedoch die Rücklauftemperatur aus der Warmwasserbereitung unter oder bei der bestimmten Rücklauftemperatur oder liegt die Temperaturdifferenz unter oder bei der bestimmten Soll-Temperaturdifferenz, liegt beispielsweise die Austrittstemperatur aus der Warmwasserbereitung unter der Rücklauftemperatur aus der Heizung, so wird der Rücklauf aus der Heizung zumindest teilweise durch die Warmwasserbereitung geleitet und dort maximal ausgekühlt. In beiden Fällen werden durch wechselnde zumin dest teilweise Reihenschaltungen von Heizung und Warmwasserbereitung die jeweils minimal mögliche Rücklauftemperatur und gleichzeitig der minimal mögliche Primärvolumenstrom erzielt.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Regel- oder Umschaltventil auf, das den Warmwasserbereitungsrücklauf entweder mit der Heizung und/oder mit dem Primärrücklauf und den Heizungsrücklauf entweder mit der Warmwasserbereitung und/oder mit dem Primärrücklauf kommunizierend koppeln kann.
- Eine negative Beeinflussung der Heizung mit dem Rücklauf aus der Warmwasserbereitung ist weitestgehend ausgeschlossen, da es sich im wesentlichen nur um den Rücklauf aus der Warmwasserzirkulation handeln kann, dessen Menge sehr gering ist und dessen Temperatur nur leicht oberhalb der Temperatur des Zirkulationsrücklaufes von 55°C liegt, also beispielsweise bei 57°C. Dies sollen drei Beispiele des Parallelbetriebs von Heizung und Zirkulation in der Übergangszeit verdeutlichen, die den größten Teil der Heizsaison in Deutschland ausmacht. Dabei wird angenommen, dass die Leistung der Warmwasserbereitung im Durchflussprinzip der der Heizung im Auslegungspunkt entspricht, und die Zirkulationsleistung ihrerseits ca. 10% der Warmwasserbereitungsleistung, und dass an den Wärmeübertragern Temperaturdifferenzen von konstant 5 Kelvin (K) zwischen der Primär- und der Sekundärseite auftreten.
- Es wird weiter angenommen, dass die minimale Vorlauftemperatur in einem Fernwärmenetz in der Übergangszeit konstant 80°C beträgt, um unter allen Umständen die Warmwasserbereitung sicherstellen zu können. Bei einer Außentemperatur von 10°C beträgt die erforderliche Vorlauftemperatur in einer Radiatorheizung (bei einer Auslegungstemperatur von 80/60°C bei –16°C) ca. 38°C, und die erforderliche Heizleistung beträgt ca. 24% der Auslegungsleistung. Bei den meisten der bekannten Schaltungen wird der Rücklauf aus der Zirkulation mit dem Rücklauf aus der Heizung vermischt und in den Fernwärmerücklauf geleitet. In der Folge steigt die Primärrücklauftemperatur über die Temperatur aus der Heizung von ca. 38°C auf ca. 43,1°C, also um ca. 4,9 K. Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung entspricht die Fernwärmerück lauftemperatur der primärseitigen Rücklauftemperatur aus der Heizung von ca. 38°C, und die Fernwärmedurchsatzmenge liegt um ca. 12% niedriger.
- Bei einer Außentemperatur von 2°C wird eine Heizungsvorlauftemperatur von 52°C überschritten, die mit einer Rücklauftemperatur aus der Warmwasserbereitung von ca. 57°C bei reiner Zirkulation erreicht werden könnte. Die gleitende Vorlauftemperatur in einem Fernwärmenetz beträgt dann bereits mehr als 98°C und die erforderliche Heizleistung ca. 47% von der Auslegungsleistung. Bei den herkömmlichen Schaltungen hätte es durch Mischung eine Anhebung der Rücklauftemperatur auf ca. 49,4°C gegeben, also eine Anhebung um 1,6 K. Mit der erfindungsgemäßen Lösung erniedrigt sich die Fernwärmerücklauftemperatur nun auf ca. 47,8°C – den Rücklauf aus der Heizung, und die Fernwärmedurchsatzmenge wird um ca. 3% gesenkt.
- Besonders groß ist der Nutzen gegen Ende der Heizsaison bei einer Außentemperatur von ca. 12°C. Die Rücklauftemperatur wäre mit der erfindungsgemäßen Lösung um 7,2 K niedriger (35,3°C anstelle 42,6°C), die Fernwärmedurchsatzmenge – um 16%.
- Da in der Praxis die Primärrücklauftemperaturen kaum unter 60°C betragen, ist auch der Nutzen der erfindungsgemäßen Schaltungen faktisch um ein Vielfaches höher.
- Neben den Darstellungen des bekannten Stands der Technik sind in den Zeichnungen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben, um die Vorteile eingehender zu erläutern. Es zeigen
-
1 eine Hausanschlussstation (HAST) mit zweistufiger Warmwasserbereitung nach Munser H., Fernwärmeversorgung, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 2. überarbeitete Auflage, 1983, S. 272, -
2 eine HAST mit zweistufiger Warmwasserbereitung nach SP 41-101-95, Projektirowanije teplowych punktow, MINSTROI Rossii, Moskau, 1995, S. 14, -
3 eine HAST mit einstufiger Warmwasserbereitung nachDE 196 42 179 A1 , -
-
5 eine HAST mit zweistufiger Warmwasserbereitung nachDE 102 54 889 A1 , -
6 eine HAST mit einstufiger Warmwasserbereitung nach Kunst B., Domestic Hot Water Tanks Charged by High Efficient Heating Systems, Euro Heat&Power English Edition, Vol. 4, IV/2007, S. 31, -
7 eine HAST gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, -
8 eine HAST gemäß einer zur ersten Ausführungsform alternativen zweiten Ausführungsform der Erfindung, -
9 eine HAST gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, -
9a eine erste Abwandlung der HAST gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung, -
9b eine zweite Abwandlung der HAST gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung, -
10 eine HAST gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, -
11 eine HAST gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung, -
12 eine HAST gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, -
13 eine HAST gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung in einem ersten Betriebszustand, - s
14 eine HAST gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung nach13 in einem zweiten Betriebszustand, -
15 die HAST gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung nach13 in einem dritten Betriebszustand und -
16 eine Abwandlung der HAST gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung nach13 . - Für die gleichen oder die selben Elemente werden im folgenden gleiche oder selbe Bezugszeichen verwendet, wobei bezüglich einer bestimmten Figur nicht beschriebene Elemente nicht mit Bezugszeichen versehen sind, gleichwohl aber die gleiche Funktion erfüllen.
- In
7 ist eine HAST50 nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform rein schematisch dargestellt. Die HAST50 weist einen Warmwasserbereiter51 und einen Heizversorger52 auf, wobei der Warmwasserbereiter51 zweistufig mit Hilfe eines ersten Wärmeübertragers53 , der als Vorwärmer arbeitet, und eines zweiten Wärmeübertragers54 , der als Nachwärmer arbeitet, ausgebildet ist und der Heizversorger52 einstufig mit einem dritten Wärmeübertrager55 ausgebildet ist. Sowohl der Warmwasserbereiter51 als auch der Heizversorger52 sind an den Primärvor- PRVL und -rücklauf PRRL eines Fernwärmenetzes als zentraler Wärmeversorgung angeschlossen. Dabei ist die direkte Verbindung des primärseitigen Vorlaufs56 des Wärmeübertragers55 des Heizversorgers52 mit dem Primärvorlauf PRVL über ein temperatur- und/oder zeitabhängig steuerbares Regelventil57 absperrbar, wobei insbesondere die Heizungsvorlauftemperatur als Regelgröße verwendet wird, und der Heizkreislauf aus Heizungsvor- HZVL und -rücklauf HZRL ist optional über eine Pumpe58 antreibbar. Der primärseitige Vorlauf59 des Nachwärmers54 des Warmwasserbereiters51 ist ebenfalls über ein temperatur- und/oder zeitabhängig steuerbares Regelventil57' gegenüber dem Primärvorlauf PRVL absperrbar, wobei insbesondere die Temperatur des erzeugten Warmwassers WW als Regelgröße verwendet wird. Dem Vorwärmer53 des Warmwasserbereiters51 wird Kaltwasser KW zugeführt und weiter zum sekundärseitigen Vorlauf60 des Nachwärmers54 des Warmwasserbereiters51 geleitet, wo es mit dem Wasser aus der Zirkulation Zi gemischt wird. Die Zirkulation Zi wird optional über eine Pumpe61 aufrechterhalten. - Die primärseitigen Rückläufe
62 ,63 des Vorwärmers53 des Warmwasserbereiters51 und des Heizversorgers52 sind über ein Dreiwegeventil64 als Mischventil mit dem Primärrücklauf PRRL verbunden. Außerdem ist der primärseitige Rücklauf62 des Vorwärmers53 des Warmwasserbereiters51 über eine Verbindungsleitung65 mit dem primärseitigen Vorlauf56 des Wärmeübertragers55 des Heizversorgers52 verbunden, wobei der Rückfluss in den primärseitigen Rücklauf62 des Vorwärmers53 des Warmwasserbereiters51 und weiter in den Primärrücklauf PRRL über ein Rücksperrventil66 unterbunden ist. Der primärseitige Rücklauf63 des Heizversorgers52 wiederum ist zusätzlich über die Verbindungsleitung67 mit dem primärseitigen Vorlauf68 des Vorwärmers53 des Warmwasserbereiters51 verbunden, wobei der Rückfluss in die Verbindungsleitung67 zum primärseitigen Rücklauf63 des Heizversorgers52 und weiter in den Primärrücklauf PRRL über ein Rücksperrventil69 unterbunden ist. Das Dreiwegeventil64 wird über einen Temperaturfühler70 gesteuert, der mit dem primärseitigen Rücklauf62 des Vorwärmers53 des Warmwasserbereiters51 verbunden ist. - Die HAST
50 wird nun wie folgt betrieben. Bei Überschreiten der eingestellten Solltemperatur von z. B. 45°C am Temperaturfühler70 , was der Fall sein kann bei reiner Warmwasserzirkulation mit ca. 57°C, sofern nicht durch die Zumischung von kaltem Rücklaufwasser aus dem Heizversorger52 zum Rücklauf des Nachwärmers54 des Warmwasserbereiters51 bereits eine niedrigere Rücklauftemperatur als 45°C vorliegt, oder bei sehr hohen Rücklauftemperaturen aus der Heizung52 von z. B. > 55°C, wird der primärseitige Rücklauf62 des Wärmeübertragers53 des Warmwasserbereiters51 vom Dreiwegeventil64 gegenüber dem Primärrücklauf PRRL gesperrt. Die beiden anderen Wege des Dreiwegeventils64 bilden jetzt einen Bypass um den Vorwärmer53 , durch den der primärseitige Rücklauf63 aus dem Heizversorger52 um den Vorwärmer53 geleitet wird. Vordringliches Ziel dieser Schaltung50 ist, den primärseitigen Rücklauf62 hoher Temperatur aus der Warmwasserbereitung51 nicht mit dem primärseitigen Rücklauf63 niedriger Temperatur aus dem Heizversorger52 unter die Solltemperatur von z. B. 45°C zu vermischen, sondern vielmehr den primärseitigen Rücklauf62 aus der Warmwasserbereitung51 in dem Heizversorger52 weiter auszukühlen. Dies wird dadurch erreicht, dass der durch das Dreiwegeventil64 gegenüber dem Primärrücklauf PRRL gesperrte primärseitige Rücklauf62 des Warmwasservorwärmers53 über einen weiteren Bypass65 dem primärseitigen Vorlauf56 in den Heizversorger52 zugemischt wird. Damit es bei geöffnetem primärseitigen Rücklauf62 des Vorwärmers53 nicht zu einer Rückströmung von Primärvorlaufwasser56 aus dem Heizversorger52 in den primärseitigen Rücklauf62 des Vorwärmers53 und weiter in den primärseitigen Rücklauf PRRL kommt, ist dieser Bypass65 mit einem Rücksperrventil66 ausgestattet. Das in dem Heizversorger52 ausgekühlte Gemisch aus Primärvorlaufwasser56 und Rücklaufwasser62 der Warmwasserbereitung51 wird weiter über das Dreiwegeventil64 dem Primärrücklauf PRRL des Fernwärmenetzes zugeführt. - Fällt nun die Rücklauftemperatur am primärseitigen Rücklauf
62 des Vorwärmers53 bei einer größeren Warmwasserzapfung mit z. B. 25°C weit unter die Solltemperatur von z. B. 45°C ab, so wird über den Temperaturfühler70 des Dreiwegeventils64 dieses umgestellt und der primärseitigen Rücklauf62 des Vorwärmers53 wird gegenüber dem Primärrücklauf PRRL vollständig freigegeben. Das kalte Rücklaufwasser aus dem Vorwärmer53 fließt direkt in den Primärrücklauf PRRL des Fernwärmenetzes. Der Rücklauf aus dem Heizversorger hingegen dient gänzlich der Vorwärmung in dem Warmwasserbereiter51 . Beide Rücklaufströme gemeinsam werden im Vorwärmer53 weiter ausgekühlt. Dadurch steigt die Rücklauftemperatur wieder auf ca. 30°C. Da der Bypass zum Vorwärmer53 durch das Dreiwegeventil64 weiter vollständig gesperrt bleibt, fließt der Rücklauf aus dem Heizversorger wie in den herkömmlichen zweistufigen Schaltungen dem primärseitigen Vorlauf68 des Vorwärmers53 ganz zu und mischt sich dort mit dem Primärrücklauf aus dem Nachwärmer54 des Warmwasserbereiters51 . - Ist z. B. der Primärrücklauf aus dem Heizversorger
52 in Temperatur und Menge so groß oder liegt nur eine so kleine Zapfung vor, dass der Gesamtrücklauf aus dem Vorwärmer53 die Solltemperatur von z. B. 45°C am Temperaturfühler70 erreicht und überschreitet, so öffnet das Dreiwegeventil64 den Bypass zum Vorwärmer53 teilweise soweit, bis diese Solltemperatur nicht mehr überschritten sondern wieder eingehalten wird. Der nicht erforderliche Rücklaufstrom des Heizversorgers52 strömt über den Bypass am Vorwärmer53 vorbei und mischt sich im Dreiwegeventil64 mit dem Rücklauf aus dem Warmwasserbereiter51 . So wird gleichzeitig eine Überhitzung des primärseitigen Warmwassers im Vorwärmer53 vermieden, wie in [D1] beabsichtigt. Damit der primärseitige Rücklauf aus dem Nachwärmer54 nicht ebenfalls am Vorwärmer53 vorbei abströmen kann, ist der Zufluss67 des Heizungsrücklaufwassers mit einem Rücksperrventil69 ausgerüstet. Mit diesen vergleichsweise einfachen Ergänzungen und leichten Änderungen bekannter Schaltungen wird also eine bedeutende Verringerung der Rücklauftemperatur während des Zirkulationsbetriebes erreicht. Entsprechend sinkt auch der Bedarf an Primärwasser. Diese Verbesserungen sind besonders groß in der Übergangszeit an normalen und über die gesamte Heizsaison bei Niedertemperaturheizsystemen, wo in beiden Fällen die Rücklauftemperatur aus dem Heizversorger52 niedriger ausfällt, als die naturgegebene Rücklauftemperatur aus dem Warmwasserbereiter51 während des Zirkulationsbetriebes von ca. 57°C. - In der in
7 dargestellten HAST50 ist der Heizversorger52 indirekt über einen dritten Wärmeübertrager55 an das Primärnetz PRVL, PRRL angeschlossen. Der Heizversorger52 kann allerdings alternativ auch direkt an das Primärnetz PRVL, PRRL angeschlossen sein, wie in8 für eine zu7 alternative Ausgestaltung der HAST50' gezeigt ist. - Zusätzlich zu den schon aus
7 für HAST50 bekannten Elementen, die daher nicht noch einmal beschrieben werden, weist die HAST50' in der Bypassleitung65 zwischen dem primärseitige Rücklauf62 des Vorwärmers53 des Warmwasserbereiters51 und dem primärseitigen Vorlauf56 des direkten Heizversorgers52' ein Sperrventil71 auf. Außerdem ist ein Bypass72 zwischen dem primärseitigen Rücklauf62 des Vorwärmers53 des Warmwasserbereiters51 und dem Primärrücklauf PRRL vorgesehen, der der Umgehung des Dreiwegeventils64 dient. In diesem Bypass72 ist ebenfalls ein Sperrventil73 vorgesehen. Damit nun außerhalb der Heizsaison über den direkten Heizversorger52' keine Heizung erfolgt, wird in dieser Zeit das Sperrventil71 geschlossen und das Sperrventil73 geöffnet, so dass der primärseitige Rücklauf62 der Vorwärmung53 des Warmwasserbereiters51 immer mit dem Primärrücklauf PRRL verbunden ist, während innerhalb der Heizsaison das Sperrventil71 offen und das Sperrventil73 geschlossen sind, so dass der für HAST50 in7 dargestellte Betriebsfall gewährleistet ist. Die Sperrventile71 und73 können fraglos auch durch ein Dreiwegeumschaltventil ersetzt werden (nicht gezeigt). Desweiteren kann das Sperrventil73 alternativ auch über einen beliebigen Antrieb verfügen, so dass es beispielsweise auch als Überströmventil ausgeführt sein kann (nicht gezeigt), um bei geschlos sener Heizung52' automatisch für ein Abströmen des Rücklaufs62 aus der Warmwasserbereitung51 zu sorgen. - In
9 ist eine weitere Ausführungsform der HAST80 gemäß der vorliegenden Erfindung rein schematisch dargestellt. Die HAST80 gleicht grundsätzlich der HAST50 , wobei allerdings kein zweistufiger, sondern nur ein einstufiger Warmwasserbereiter51' besteht. Der primärseitige Rücklauf62' des Wärmeübertragers54 des Warmwasserbereiters51' ist hierbei über den Bypass65' mit dem primärseitigen Vorlauf56 des Heizversorgers52 verbunden und der primärseitige Rücklauf63 des Heizversorgers52 ist über den Bypass67' mit dem primärseitigen Vorlauf59 des Wärmeübertragers54 des Warmwasserbereiters51' verbunden. - Diese Ausgestaltung der HAST
80 ist beispielsweise vorteilhaft, wenn keine zweistufige Rücklaufauskühlung aus der Heizung üblich ist. So genügt z. B. bei einem Verhältnis der thermischen Leistungen der Warmwasserbereitung und der Heizung von weniger als 0,2 oder mehr als 1, wie in [D2] vorgeschrieben, die einstufige Warmwasserbereitung51' . Um auch in diesem Fall den Rücklauf aus der Heizung in der Warmwasserbereitung und umgekehrt nutzen zu können, und die Heizung bei zu großem Rücklauf aus der Warmwasserbereitung nicht negativ zu beeinflussen, oder die Primärrücklauftemperatur anzuheben, ist am primärseitigen Rücklauf62' des einstufigen Warmwasserbereiters51' das bereits beschriebene Dreiwegemischventil64 erfindungsgemäß installiert und dessen Temperaturfühler70 ebenfalls. Der primärseitige Rücklauf63 des Heizversorgers52 ist an den primärseitigen Vorlauf59 des einstufigen Warmwasserbereiters51' angeschlossen. Die Funktionsweise ist ähnlich der bereits für HAST50 beschriebenen zweistufigen Schaltung. Durch die Mischung von Vorlauf- und Rücklaufwasser entsteht jedoch stets ein Entropieverlust. Ist dies zur Verhinderung der Verkalkung am Warmwasserbereiter51' ggf. zu akzeptieren, wie für [D3] bereits beschrieben, so kann es sich bei der Heizung negativ auswirken, wie für [D2] und [D4] bereits beschrieben. - In
9a ist eine erste alternative Ausgestaltung80' zu der HAST80 aus9 rein schematisch dargestellt. Der einzige Unterschied besteht in der Ankopplung des Heizversorger52 und des Warmwasserbereiters51' an das umgekehrt zu HAST80 wirkende Dreiwegeventil64 bezüglich der Durchflusswege. Auch hier wird allerdings wieder der Primärrücklauf PRRL gegenüber dem primärseitigen Rücklauf62' des Wärmeübertragers54 des Warmwasserbereiters51' bei Temperaturen > 45°C an dem Temperaturfühler70 gesperrt und dieser Strom über die Verbindungsleitung65' dem Heizversorger52 zugeführt und dort weiter ausgekühlt, während der primärseitige Rücklauf des Heizversorgers52 über einen Bypass durch das Dreiwegeventil64 direkt dem Primärrücklauf PRRL zugeführt wird. Somit ist die HAST80' praktisch gleichwirkend zu der HAST80 aus9 . - In
9b ist eine zweite alternative Ausgestaltung80'' zu der HAST80 aus9 rein schematisch dargestellt. Der Unterschied besteht zum einen in der Ankopplung des Heizversorger52 und des Warmwasserbereiters51' an das Dreiwegeventil64 bezüglich der Durchflusswege und zum anderen in der Ansteuerung des wie in HAST80 wirkenden Dreiwegeventils64 , dessen Temperaturfühler70' jetzt über den primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers52 regelt. Bei dieser HAST80'' wird nun die Rücklauftemperatur aus dem Heizversorger52 über den Temperaturfühler70' gemessen und als Schalttemperatur für das Dreiwegeventil64 gewählt. In der Heizversorgung gibt es aber eine größere Variantenvielfalt der möglichen Systeme und Rücklauftemperaturen, die sich zusätzlich über die Heizsaison ändern, d. h. mit steigender Außentemperatur fallen. Deshalb ist die HAST80'' in Bezug auf die HAST80 und HAST80' zwar ebenfalls funktionstüchtig aber nicht so universell einsetzbar. Außerdem wird nicht indirekt vor der Verkalkung des Warmwasserbereiters51' geschützt, da höhere Rücklauftemperaturen aus dem Heizversorger52 als die eingestellte immer durch den Warmwasserbereiter51' geführt werden. - In der Warmwasserbereitung im Durchflussprinzip sind praktisch nur drei Zustände bekannt: a) Warmwasserbereitung mit niedrigen Rücklauftemperaturen, z. B. 25°C bei voller Zapfung, b) Zirkulation mit Rücklauftemperaturen leicht über der Zirkulations temperatur, z. B. 57°C und c) Teillast-Warmwasserbereitung mit teilweiser Zirkulation mit Rücklauftemperaturen zwischen 25°C und 57°C, z. B. 45°C. Die Festlegung auf eine Schalttemperatur des Dreiwege-Ventils von z. B. 45°C gewährleistet, den Zustand der reinen Zirkulation und kleiner Warmwasser-Zapfungen erfasst zu haben. Außerdem sind die Rücklauftemperaturen ≤ 45°C dann niedriger, als die vorgeschriebene Soll-Rücklauftemperatur der meisten Fernwärmeversorger in Deutschland (50°C). Sofern diese Soll-Rücklauftemperatur gleich oder niedriger als 45°C ist, so kann diese Temperatur als Schalttemperatur am Dreiwegeventil eingestellt werden (jeweils abzüglich einer gewissen Regel(un)genauigkeit von z. B. 5 K, also z. B. 40°C.
- Die Festlegung der Rücklauftemperatur, bei deren Überschreitung das Dreiwegeventil
64 den Rücklauf aus der Warmwasserbereitung sperrt, z. B. fest auf 45°C oder 40°C, ist noch immer nicht das Optimum. Es kann auch Konstellationen geben, wo niedrigere Rücklauftemperaturen aus der Warmwasserbereitung noch in der Heizung genutzt und weiter ausgekühlt werden können. Aus diesem Grund sind auch ein elektrischer Antrieb des Dreiwegeventils64 und/oder eine Temperaturdifferenzsteuerung denkbar (beide nicht gezeigt), die die Temperaturen der Rückläufe aus der Warmwasserbereitung und der Heizung vergleicht, und den jeweils kälteren Rücklauf in den Fernwärmerücklauf PRRL entlässt. Negativ wären lediglich der Verbrauch von Elektroenergie und der Ausfall des Antriebs bei deren Fehlen, sowie die erfahrungsgemäß höhere Ausfallwahrscheinlichkeit gegenüber thermostatischen Antrieben, wobei jedoch die Warmwasserbereitung und Heizversorgung weiter funktionsfähig wären. - In
10 ist eine weitere alternative Ausgestaltung der HAST90 gemäß der vorliegenden Erfindung rein schematisch dargestellt, wobei die HAST90 grundsätzlich der HAST80 aus9 gleicht. Unterschiedlich zur HAST80 ist jedoch, dass statt des Dreiwegeventils64 ein Vierwegemischer91 als thermische Weiche verwendet wird, der beispielsweise mit einem elektrischen Antrieb und einer Temperaturdifferenzsteuerung versehen ist (nicht gezeigt). Alternativ kann die thermische Weiche91 auch rein thermisch angetrieben ausgebildet sein. - Die thermische Weiche
91 weist vier Ein- bzw. Ausgänge92 ,93 ,94 ,95 auf, wobei ein erster92 mit dem primärseitigen Rücklauf62' des Wärmeübertragers54 des Warmwasserbereiters51' , ein zweiter93 mit dem Primärrücklauf PRRL der Fernwärmeversorgung, ein dritter94 mit dem primärseitigen Rücklauf63 des Heizversorgers52 und ein vierter95 über Bypässe96 ,97 mit den primärseitigen Vorläufen59 ,56 des Warmwasserbereiters51' und des Heizversorgers52 verbunden sind. Zur Verhinderung eines Rücklaufs in die thermische Weiche91 sind in den Bypässen96 ,97 jeweils Rücksperrventile69 ,66 vorgesehen. Die Beschreibung der Funktion der thermischen Weiche91 erfolgt weiter unten im Zusammenhang mit der Beschreibung der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - In
11 ist eine weitere alternative Ausgestaltung der HAST100 gemäß der vorliegenden Erfindung rein schematisch dargestellt, wobei die HAST100 grundsätzlich der HAST90 aus10 gleicht. Unterschiedlich zur HAST90 ist jedoch, dass ein zweistufiger Warmwasserbereiter51 vorgesehen ist. Dabei ist der Bypass96 nun mit dem primärseitigen Vorlauf68 des Vorwärmers53 des Warmwasserbereiters51 verbunden. Hierbei bleibt jedoch das Problem der Senkung der Entropie durch die Vermischung von Primärvorlauf der Fernwärme und Rücklaufwasser aus der Warmwasserbereitung vor der Heizung bestehen, was unter bestimmten Bedingungen nachteilig ist. - Dieses Problem kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der HAST
110 , wie in12 rein schematisch dargestellt ist, dadurch gelöst werden, dass auch der Heizversorger52'' zweistufig mit einem Vorwärmer111 und einem Nachwärmer55 ausgeführt wird. Der primärseitige Rücklauf62 des Vorwärmers53 des Warmwasserbereiters ist dann über die thermische Weiche91 und den Bypass97 mit dem primärseitigen Vorlauf112 des Vorwärmers111 des Heizversorgers52'' verbindbar gekoppelt. Diese Schaltung110 führt zu niedrigen Rücklauftemperaturen und Primärdurchsatzmengen. Es steigen allerdings der apparative Aufwand und der Platzbedarf. Die Auslegung und die Auswahl der vier Wärmeübertrager53 ,54 ,55 ,111 erfordern mehrfache Iterationen und einen großen Zeitaufwand. Die Aufteilung der Gesamtleistung auf zwei Wärmeübertrager53 ,54 und55 ,110 bleibt letztendlich ein Kompromiss, weil nicht alle Betriebsfälle optimal erfasst werden können. Die hydraulische Reihenschaltung von zwei bis drei Wärmeübertragern53 ,54 ,55 ,110 führt zu erhöhtem Druckverlust und Energieaufwand, insbesondere auf der Seite einer indirekten Heizung52'' , wo die Zirkulation mit einer eigenen Umwälzpumpe58 erfolgt. Der Rücklauf aus der Heizung kann nicht für die Erwärmung der Warmwasserzirkulation Zi genutzt werden. - Aus diesem Grund ist es von Vorteil, bei dieser Schaltung
120 für die Warmwasserbereitung und/oder die Heizung Wärmeübertrager121 ,122 für mindestens drei Wärmeträgermedien, die gemäßDE 100 07 574 A1 ausgelegt sind, zu verwenden, wobei auf dieses Dokument bezüglich der Ausgestaltung der Wärmeübertrager121 ,122 und ihrer Funktionsweise vollumfänglich verwiesen wird. Die genaue Ausgestaltung gemäß dieser alternativen Ausführungsform ist für die HAST120 in13 rein schematisch dargestellt, wobei14 und15 jeweils zu13 unterschiedliche Betriebszustände der HAST120 aufzeigen. - Der Wärmeübertrager des zweistufigen Warmwasserbereiters
123 ist als Viermedien-Wärmeübertrager121 ausgebildet, und zwar sind sekundärseitig durch Zuleitungen124 ,125 ein Zufluss von Kaltwasser KW bzw. Zirkulationswasser Zi vorgesehen und primärseitig durch Zuleitungen126 ,127 ein Zufluss von Primärmedium aus dem Primärvorlauf PRVL der Fernwärmeversorgung bzw. primärseitigen Rücklaufmediums aus dem Heizversorger128 . Der Wärmeübertrager des zweistufigen Heizversorgers128 ist als Dreimedien-Wärmeübertager122 ausgebildet, der primärseitig durch Zuleitungen129 ,130 einen Zufluss von Primärmedium aus dem Primärvorlauf PRVL bzw. primärseitigen Rücklaufmediums aus dem Warmwasserbereiter123 ermöglicht. Die Wärmeübertrager121 ,122 sind gemäßDE 100 07 574 A1 so ausgelegt, dass eine Vermischung der primär- bzw. sekundärseitig eingespeisten Medien im Wesentlichen erst im jeweiligen Rücklauf erfolgt, wodurch im Wesentlichen kein Entropieverlust auftritt. Dadurch wird beispielsweise für die Warmwasserbereitung bewirkt, dass stets nur maximal zwei Wärmeübertrager in Reihe geschaltet sind und auch noch der Rücklauf aus der Heizung bei ausreichender Temperatur für die Erwärmung des zirkulierenden Warmwassers genutzt werden kann. Die gesamte Wärmeübertragerfläche steht jeweils für alle möglichen Prozesse zur Verfügung, ohne eine scharfe Trennung zwischen den Stufen. So können sowohl die Zirkulation wie auch die Vorwärmung über den gesamten Wärmeübertrager121 erfolgen. - Primärseitig ist zwischen dem Warmwasserbereiter
123 und dem Heizversorger128 eine thermische Weiche131 eingebunden, wobei die vier Ein- bzw. Ausgänge132 ,133 ,134 ,135 der thermischen Weiche131 jeweils mit dem primärseitigen Rücklauf136 des Warmwasserbereiters123 , dem Primärrücklauf PRRL der Fernwärmeversorgung, dem primärseitigen Rücklauf137 des Heizversorgers128 bzw. gleichzeitig mit den Bypässen127 und130 verbunden sind. Die Bypässe127 ,130 sind wiederum über entsprechende Rücksperrventile138 ,139 in Richtung zur thermischen Weiche131 gesperrt. - Zur Steuerung der beispielsweise elektronisch geregelten thermischen Weiche
131 sind sowohl im primärseitigen Rücklauf136 des Warmwasserbereiters123 als auch im primärseitigen Rücklauf137 des Heizversorgers128 Temperaturfühler140 ,141 vorgesehen, wobei der Flussregler142 der thermischen Weiche131 in Abhängigkeit der Differenz der von den Temperaturfühlern140 ,141 ermittelten Temperaturen in Bezug auf einen Soll-Temperaturdifferenzwert gesteuert wird, wie nachfolgend anhand der13 bis15 erläutert wird. Dabei wird angenommen, dass der Soll-Temperaturdifferenzwert für eine Neutralstellung des Flussreglers142 der thermischen Weiche131 bevorzugt nahe 0 K (d. h. 0 K ± 0,5 K) beträgt, wie es auch bevorzugt wird für die vorliegende Erfindung, d. h. dass die primärseitigen Rückläufe der Warmwasserbereitung und der Heizversorgung eine gleich große Temperatur aufweisen. - In
13 ist ein erster Betriebszustand der HAST120 dargestellt, bei dem der primärseitige Rücklauf der Warmwasserbereitung eine größere Temperatur aufweist als der primärseitige Rücklauf der Heizversorgung. In diesem Fall ist der Flussregler142 der thermischen Weiche131 so eingestellt, dass der primärseitige Rücklauf136 des Warmwasserbereiters123 mit dem Bypass130 kommuniziert und der primärseitige Rücklauf137 des Heizversorgers128 mit dem Primärrücklauf PRRL der Fernwärmeversorgung kommuniziert, wie durch die Flusspfeile verdeutlicht wird. Wenn der primärseitige Rücklauf der Warmwasserbereitung zu warm ist, wird er also weiter in dem zweistufigen Heizversorger128 ausgekühlt. - In
14 ist ein zweiter Betriebszustand der HAST120 dargestellt, bei dem der primärseitige Rücklauf der Warmwasserbereitung eine kleinere Temperatur aufweist als der primärseitige Rücklauf der Heizversorgung. In diesem Fall ist der Flussregler142 der thermischen Weiche131 so eingestellt, dass der primärseitige Rücklauf136 des Warmwasserbereiters123 mit dem Primärrücklauf PRRL der Fernwärmeversorgung kommuniziert und der primärseitige Rücklauf137 des Heizversorgers128 mit dem Bypass127 kommuniziert, wie durch die Flusspfeile verdeutlicht wird. Wenn der primärseitige Rücklauf der Heizversorgung zu warm ist, wird er also weiter in dem zweistufigen Warmwasserbereiter123 ausgekühlt. - In
15 ist ein dritter Betriebszustand der HAST120 dargestellt, bei dem primärseitiger Rücklauf der Warmwasserbereitung und primärseitiger Rücklauf der Heizversorgung die gleiche Temperatur aufweisen. In diesem seltenen Fall ist der Flussregler142 der thermischen Weiche131 so eingestellt, dass sowohl der primärseitige Rücklauf136 des Warmwasserbereiters123 als auch der primärseitige Rücklauf137 des Heizversorgers128 mit dem Primärrücklauf PRRL der Fernwärmeversorgung kommunizieren, wie durch die Flusspfeile verdeutlicht wird. Ein Rückfluss in die beiden Bypässe ist aus drucktechnischen Gründen nicht möglich. - Mit der HAST
120 wird eine sehr einfache, thermodynamisch optimale, universell einsetzbare und kompakte Schaltung120 bereitgestellt mit kleinstmöglichem Druckverlust, Energieaufwand und stets minimal möglicher Primärrücklauftemperatur und -durchsatzmenge. - Für die thermische Weiche kann eine bekannte elektronische Vierwegeweiche verwendet werden, bei der der Flussregler
142 elektronisch über die Temperaturdifferenz gesteuert wird. Alternativ kann auch eine rein thermische Ansteuerung des Flussreglers142 ohne elektronische Unterstützung erfolgen, so dass dann weniger Teile notwendig sind, keine Elektroenergie benötigt wird und auch die Ausfallwahrscheinlichkeit sinkt. Ausweichend ist es ebenfalls möglich, anstelle des Dreiwegeventils oder der thermischen Weiche zwei gesonderte Regelventile143 ,144 mit jeweils eigenen Temperaturfühlern145 ,146 , insbesondere so genannte Rücklauftemperaturbegrenzer in jedem der Rückläufe136 ,137 der Warmwasserbereitung123 und der Heizversorgung128 vorzusehen (siehe16 ), die bei jeweils steigenden Rücklauftemperaturen gegenüber jeweils gesonderten Sollrücklauftemperaturen schließen und/oder öffnen und das Rücklaufwasser über den jeweiligen Bypass127 ,130 zum Vorlauf der anderen Wärmequelle oder Wärmesenke (im vorliegenden Fall die beiden Wärmesenken Warmwasserbereitung123 und der Heizversorgung128 ) leiten. Damit kann individuell auf den Charakter der jeweiligen Wärmequelle oder Wärmesenke eingegangen werden, was sich unter bestimmten Umständen als optimal herausstellen kann. - In der Beschreibung bezüglich der siebenten Ausführungsform ist davon ausgegangen worden, dass der Flussregler
142 der thermischen Weiche131 bezüglich bestimmter Flussrichtungen entweder vollständig offen oder vollständig geschlossen ist, also digital schaltet. Es kann allerdings analog auch vorgesehen sein, dass Zwischenstellungen einstellbar sind, wodurch eine noch effizientere Energienutzung ermöglicht wird, ebenso wie in den Schaltungen90 ,100 bzw.110 auch. Es kann dann gegebenenfalls von Vorteil sein, in den Ausgang95 bzw.135 und/oder93 bzw.133 der thermischen Weiche91 bzw.131 zumindest eine primärseitige geregelte oder ungeregelte Umwälzpumpe einzubinden (nicht gezeigt). - Ebenso ist es natürlich möglich, anstelle der Regelventile
57 und/oder57' bzw. an den Einbindungspunkten der Rückläufe65 ,63 bzw.65' ,67 oder97 ,96 geregelte oder ungeregelte Strahlpumpen zu verwenden (nicht gezeigt), die primärseitig getrieben sind und die Rückläufe65 ,63 bzw.65' ,67 oder97 ,96 entsprechend mit wechselndem oder festem Mischungsverhältnis je nach Stellung des Dreiwegeventils64 oder der thermischen Weiche91 bzw.131 ansaugen. - Ebenfalls kann es von Vorteil sein, bereits bekannte Vorrangschaltungen z. B. insbesondere der Warmwasserbereitung vor der Heizversorgung in den erfindungsgemäßen Schaltungen zu realisieren, um die Gesamtanschlussleistung der HAST zu minimieren.
- Während stets von Primär- und Sekundärmedien gesprochen wird, so ist es natürlich auch möglich, mit den erfindungsgemäßen Schaltungen ebenso mit Sekundär- und/oder Tertiärmedien usw. zu arbeiten.
- Um Medien unterschiedlichster Zusammensetzungen und Parameter nach den beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen in Wärmeübertragung bringen zu können, kann es weiter von Vorteil sein, Sicherheitswärmeübertrager oder zumindest ein- oder mehrwandige Wärmeübertrager mit Leckageüberwachungseinrichtungen einzusetzen.
- Aus den vorstehenden Ausführungen ist deutlich geworden, dass mit der vorliegenden Erfindung ein effizientes, einfaches, preiswertes und zuverlässiges Warmwasserbereitungs- und Heizsystem bereitgestellt wird, das insbesondere in allen Betriebsfällen eine minimal mögliche Rücklauftemperatur bewirkt. Auch ist es damit möglich, auf einfache Weise die Nachteile von bekannten Schaltungen zu überwinden, wodurch eine besonders einfache und kostengünstige Nachrüstung dieser bekannten Schaltungen ermöglicht wird.
- So können die erfindungsgemäßen Lösungen auch für Warmwasserbereiter mit Boilern bzw. Speichern genutzt werden. Auch ist das Vorhandensein von ein- oder mehrstufigen Wärmeübertragern nicht zwingend. Die Kopplung kann vielmehr auch direkt erfolgen, sowohl in der Heizung als auch in der Warmwasserbereitung, was allerdings seltener der Fall ist.
- Gleichfalls können die vorgeschlagenen Schaltungen auch überall dort genutzt werden, wo mindestens zwei Wärmequellen oder -senken unterschiedlicher und/oder wechselnder Charakteristik zum Einsatz kommen, stets mit dem Ziel der optimalen mehrstufigen Auskühlung und/oder Aufwärmung eines Wärmeträgers. So ist es bei spielsweise denkbar, eine thermische Solaranlage und eine herkömmliche Kesselanlage und/oder eine thermische Speicheranlage so mit mindestens einer thermischen Weiche oder anderen erfindungsgemäßen Mitteln zu verschalten, dass stets die richtige oder auch die höchste Vorlauftemperatur und/oder stets die niedrigste oder gerade die richtige Rücklauftemperatur bereitgestellt werden können. Die Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Schaltungen und insbesondere der dazu verwendeten thermischen Weiche sind damit praktisch unbegrenzt und sollen ausdrücklich nicht auf die beschriebenen Schaltungen eingeschränkt bleiben.
- Daher wird unabhängig von mit Heizversorgern gekoppelten Warmwasserbereitungssystemen selbständiger Schutz für solche Verfahren und Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1 und 6 beansprucht, die die allgemeinste Formulierung der vorliegenden Erfindung wiedergeben. Dabei wird davon ausgegangen, dass zwei Betriebszustände für die Kopplung von zumindest zwei Wärmequellen oder zumindest zwei Wärmesenken vorgesehen sind. In dem ersten Betriebszustand der Wärmequellen wird der Wärmeträgermedienvorlauf der einen Wärmequelle zumindest teilweise in der anderen Wärmequelle weiter aufgewärmt, während in dem zweiten Betriebszustand der Wärmequellen der Wärmeträgermedienvorlauf der anderen Wärmequelle zumindest teilweise in der einen Wärmequelle weiter aufgewärmt wird. Entsprechend wird in dem ersten Betriebszustand der Wärmesenken der Wärmeträgermedienrücklauf der einen Wärmesenke zumindest teilweise in der anderen Wärmesenke weiter ausgekühlt, während in dem zweiten Betriebszustand der Wärmesenken der Wärmeträgermedienrücklauf der anderen Wärmesenke zumindest teilweise in der einen Wärmesenke weiter ausgekühlt wird. Die Wahl der jeweiligen Betriebsart hängt dann von den jeweiligen Temperaturen und der erzielbaren Effizienzsteigerung ab, so wie es am Beispiel für mit Heizversorgern gekoppelten Warmwasserbereitungssystemen oben stehend ausführlich beschrieben wurde, aber natürlich auch für andere Wärmenutzungssysteme entsprechend anwendbar ist.
-
- PRVL
- Primärvorlauf
- PRRL
- Primärrücklauf
- HZVL
- Heizungsvorlauf
- HZRL
- Heizungsrücklauf
- KW
- Kaltwasser
- WW
- Warmwasser
- Zi
- Zirkulation
- 1
- HAST
- 2
- Dreiwegeventil
- 3
- Wärmeübertrager
- 4
- Warmwasserbereiter
- 5
- Heizversorger
- 10
- HAST
- 11
- Wärmeübertrager Nachwärmstufe
- 12
- Warmwasserbereiter
- 13
- Heizversorger
- 14
- Wärmeübertrager Vorwärmstufe
- 20
- HAST
- 21
- Dreiwegeventil
- 22
- Wärmeübertrager Warmwasserbereiter
- 23
- Heizversorger
- 25
- HAST
- 26
- Warmwasserbereitung
- 27
- Rücklauf
- 28
- Heizung
- 29
- Wärmeübertrager
- 30
- HAST
- 31
- Dreiwegeventil
- 32
- Wärmeübertrager Vorwärmstufe
- 33
- Warmwasserbereiter
- 34
- Heizversorger
- 35
- Wärmeübertrager Nachwärmstufe
- 40
- HAST
- 41
- Dreiwegeventil
- 42
- Warmwasserbereiter
- 43
- Heizversorger
- 44
- Regelventil
- 50
- HAST
- 50'
- HAST
- 51
- Warmwasserbereiter
- 51'
- Warmwasserbereiter
- 52
- Heizversorger
- 52'
- Heizversorger
- 52''
- Heizversorger
- 53
- Wärmeübertrager Vorwärmstufe
- 54
- Wärmeübertrager Nachwärmstufe
- 55
- Wärmeübertrager Heizversorger
- 56
- primärseitiger Vorlauf
- 57
- Regelventil
- 57'
- Regelventil
- 58
- Pumpe
- 59
- primärseitiger Vorlauf
- 60
- sekundärseitiger Vorlauf
- 61
- Pumpe
- 62
- primärseitiger Rücklauf
- 62'
- primärseitiger Rücklauf
- 63
- primärseitiger Rücklauf
- 64
- Dreiwegeventil
- 65
- Bypass
- 65'
- Bypass
- 66
- Rücksperrventil
- 67
- Bypass
- 67'
- Bypass
- 68
- primärseitiger Vorlauf
- 69
- Rücksperrventil
- 70
- Temperaturfühler
- 71
- Sperrventil
- 72
- Bypass
- 73
- Sperrventil
- 80
- HAST
- 90
- HAST
- 91
- thermische Weiche
- 92
- Eingang
- 93
- Ausgang
- 94
- Eingang
- 95
- Ausgang
- 96
- Bypass
- 97
- Bypass
- 100
- HAST
- 110
- HAST
- 111
- Wärmeübertrager Vorwärmer
- 112
- primärseitiger Vorlauf
- 120
- HAST
- 121
- Viermedien-Wärmeübertrager
- 122
- Dreimedien-Wärmeübertrager
- 123
- Warmwasserbereiter
- 124
- Zuleitung
- 125
- Zuleitung
- 126
- Zuleitung
- 127
- Zuleitung
- 128
- Heizversorger
- 129
- Zuleitung
- 130
- Zuleitung
- 131
- thermische Weiche
- 132
- Eingang
- 133
- Ausgang
- 134
- Eingang
- 135
- Ausgang
- 136
- primärseitiger Rücklauf
- 137
- primärseitiger Rücklauf
- 138
- Rücksperrventil
- 139
- Rücksperrventil
- 140
- Temperaturfühler
- 141
- Temperaturfühler
- 142
- Flussregler
- 143
- Regelventil
- 144
- Regelventil
- 145
- Temperaturfühler
- 146
- Temperaturfühler.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
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- - SP 41-101-95, Projektirowanije teplowych punktow, MINSTROI Rossii, Moskau, 1995, S. 14 [0035]
- - Kunst B., Domestic Hot Water Tanks Charged by High Efficient Heating Systems, Euro Heat&Power English Edition, Vol. 4, IV/2007, S. 31 [0039]
Claims (12)
- Vorrichtung zur Wärmenutzung mit mindestens zwei Wärmequellen mit jeweils mindesten einem Wärmeträgermedienvorlauf oder mindestens zwei Wärmesenken mit jeweils mindestens einem Wärmeträgermedienrücklauf, wobei die Wärmequellen bzw. -senken eine unterschiedliche und/oder wechselnde Charakteristik aufweisen mit jeweils mindestens einem hindurch geführten Wärmeträgermedium und miteinander in Bezug auf die Wärmenutzung gekoppelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wärmequelle bzw. Wärmesenke mit der zweiten Wärmequelle bzw. Wärmesenke so gekoppelt sind, dass in einem ersten Betriebszustand der Wärmeträgermedienvorlauf der ersten Wärmequelle bzw. der Wärmeträgermedienrücklauf der ersten Wärmesenke oberhalb und/oder bei einer Soll-Temperatur des Wärmeträgermedienvorlaufs der ersten Wärmequelle bzw. des Wärmeträgermedienrücklaufs der ersten Wärmesenke oder unterhalb und/oder bei einer Soll-Temperatur des Wärmeträgermedienvorlaufs der zweiten Wärmequelle bzw. des Wärmeträgermedienrücklaufs der zweiten Wärmesenke oder oberhalb und/oder bei einer Soll-Temperaturdifferenz zwischen den Wärmeträgermedienvorläufen bzw. Wärmeträgermedienrückläufen der ersten und zweiten Wärmequelle bzw. -senke so zumindest teilweise in die zweite Wärmequelle bzw. -senke einspeisbar sind, dass der Wärmeträgermedienvorlauf bzw. Wärmeträgermedienrücklauf der ersten Wärmequelle bzw. -senke zumindest teilweise in der zweiten Wärmequelle bzw. -senke weiter aufgewärmt bzw. ausgekühlt werden, und dass in einem zweiten Betriebszustand der Wärmeträgermedienvorlauf der zweiten Wärmequelle bzw. der Wärmeträgermedienrücklauf der zweiten Wärmesenke unterhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des Wärmeträgermedienvorlaufs der ersten Wärmequelle bzw. des Wärmeträgermedienrücklaufs der ersten Wärmesenke bzw. oberhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des Wärmeträgermedienvorlaufs der zweiten Wärmequelle bzw. des Wärmeträgermedienrücklaufs der zweiten Wärmesenke bzw. unterhalb und/oder bei der Soll-Temperaturdifferenz zwischen den Wärmeträgermedienvorläufen bzw. Wärmeträgermedienrückläufen der ersten und zweiten Wärmequelle bzw. -senke so zumindest teilweise in die erste Wärmequelle bzw. -senke einspeisbar sind, dass der Wärmeträgermedienvorlauf der zweiten Wärmequelle bzw. der Wärmeträgermedienrücklauf der zweiten Wärmesenke zumindest teilweise in der ersten Wärmequelle bzw. -senke weiter aufgewärmt bzw. ausgekühlt werden.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Wärmesenken vorgesehen sind zur Heizversorgung und Warmwasserbereitung mit einem Heizversorger und einem insbesondere im Durchflussprinzip arbeitenden Warmwasserbereiter, wobei der Wärmeträgermedienrücklauf der ersten Wärmesenke der primärseitige Rücklauf des Warmwasserbereiters und der Wärmeträgermedienrücklauf der zweiten Wärmesenke der primärseitige Rücklauf des Heizversorgers sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der primärseitige Rücklauf des Warmwasserbereiters und der primärseitige Rücklauf des Heizversorgers mit einem Primärrücklauf des Wärmeversorgers über ein gemeinsames Dreiwegeventil verbunden sind, wobei das Dreiwegeventil eingerichtet ist, den primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters gegenüber dem Primärrücklauf oberhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Warmwasserbereiters bzw. unterhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Heizversorgers bzw. oberhalb oder bei der Soll-Temperaturdifferenz zwischen dem primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters und dem primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers zumindest teilweise zu sperren und unterhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Warmwasserbereiters bzw. oberhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Heizversorgers bzw. unterhalb und/oder bei der Soll-Temperaturdifferenz zwischen dem primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters und dem primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers den primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers gegenüber dem Primärrücklauf zumindest teilweise zu sperren.
- Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der primärseitige Rücklauf des Heizversorgers über einen Bypass mit einem in Richtung des Heizversorgers sperrenden Rücksperrventil mit dem primärseitigen Vorlauf des Warmwasserbereiters verbunden ist und der primärseitige Rücklauf des Warmwasserbereiters über einen anderen Bypass mit einem in Richtung des Warmwasserbereiters sperrenden Rücksperrventil mit dem primärseitigen Vorlauf des Heizversorgers verbunden ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der primärseitige Rücklauf des Warmwasserbereiters und der primärseitige Rücklauf des Heizversorgers mit einem Primärrücklauf des Wärmeversorgers über eine gemeinsame thermische Weiche verbunden sind, wobei die thermische Weiche eingerichtet ist, den primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters oberhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Warmwasserbereiters bzw. unterhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Heizversorgers bzw. oberhalb oder bei der Soll-Temperaturdifferenz zwischen dem primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters und dem primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers mit dem primärseitigen Vorlauf des Heizversorgers zumindest teilweise zu verbinden und den primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers unterhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Warmwasserbereiters bzw. oberhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Heizversorgers bzw. unterhalb und/oder bei der Soll-Temperaturdifferenz zwischen dem primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters und dem primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers mit dem primärseitigen Vorlauf des Warmwasserbereiters zumindest teilweise zu verbinden.
- Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Weiche vier Anschlüsse aufweist, wobei ein erster Anschluss mit dem primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters, ein zweiter Anschluss mit dem primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers, ein dritter mit dem Primärrücklauf und ein vierter sowohl mit dem primärseitigen Vorlauf des Heizversorgers als auch mit dem primärseitigen Vorlauf des Warmwasserbereiters verbunden sind, wobei zwischen dem vierten Anschluss und dem primärseitigen Vorlauf des Heizversorgers ein in Richtung der thermischen Weiche sperrendes Rücksperrventil und zwischen dem vierten Anschluss und dem primärseitigen Vorlauf des Warmwasserbereiters ein in Richtung der thermischen Weiche sperrendes Rücksperrventil vorgesehen sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Weiche einen Flussregler aufweist, der elektronisch oder thermisch über die Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Warmwasserbereiters und/oder des Heizversorgers oder über die Temperaturdifferenz zwischen dem primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters und dem primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers eingestellt wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der primärseitige Rücklauf des Warmwasserbereiters und der primärseitige Rücklauf des Heizversorgers mit einem Primärrücklauf des Wärmeversorgers jeweils über ein Regelventil verbunden sind, wobei die Regelventile eingerichtet sind, den primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters gegenüber dem Primärrücklauf oberhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Warmwasserbereiters bzw. unterhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Heizversorgers bzw. oberhalb und/oder bei der Soll-Temperaturdifferenz zwischen dem primärseitigen Rücklauf des Warmwasserbereiters und dem primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers zumindest teilweise zu sperren und unterhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Warmwasserbereiters bzw. oberhalb und/oder bei der Soll-Temperatur des primärseitigen Rücklaufs des Heizversorgers bzw. unterhalb und/oder bei der Soll-Temperaturdifferenz zwischen dem primärseiti gen Rücklauf des Warmwasserbereiters und dem primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers den primärseitigen Rücklauf des Heizversorgers gegenüber dem Primärrücklauf zumindest teilweise zu sperren.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Warmwasserbereiter zumindest zweistufig ausgebildet ist und mindestens eine Stufe zur Vor- und eine Stufe zur Nachwärmung aufweist und/oder der Heizversorger zumindest zweistufig ausgebildet ist und mindestens eine Stufe zur Vor- und eine Stufe zur Nachwärmung aufweist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Warmwasserbereiter zumindest zweistufig ausgebildet ist und mindestens einen Wärmeübertrager für mindestens drei Medien, insbesondere einen Viermedien-Wärmeübertrager zur Vor- und Nachwärmung aufweist und/oder der Heizversorger zumindest zweistufig ausgebildet ist und mindestens einen Wärmeübertrager für mindestens drei Medien, insbesondere einen Dreimedien-Wärmeübertrager zur Vor- und Nachwärmung aufweist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der primärseitige Rücklauf des Warmwasserbereiters mit dem primärseitigen Vorlauf des Heizversorgers über ein öffenbares Sperrventil verbunden ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der primärseitige Rücklauf des Warmwasserbereiters mit dem Primärrücklauf über einen Bypass zum Dreiwegeventil bzw. zur thermischen Weiche verbunden ist, wobei der Bypass über ein Sperrventil absperrbar ist.
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Legal Events
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R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
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R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
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