DE2558510A1

DE2558510A1 - Zentralheizungsanlage mit wenigstens zwei speicherbehaeltern

Info

Publication number: DE2558510A1
Application number: DE19752558510
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Ing Grad Bakos; Manfred Ing Grad Fischer; Hans Juergen Dipl Ing Kohnke
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 1975-12-24
Filing date: 1975-12-24
Publication date: 1977-06-30
Also published as: DE2558510C2

Description

Stiebel EItron GmbH & Co. KG Itfij^ ^

345 Holzminden ο c; t; Q c; 1 η

Dr.-Stiebei-Straße Z D 0 ö 0 IU

3, Akte

-Zentralheizungsanlage mit wenigstens zwei Speicherbehältern

Die Erfindung betrifft eine Zentralheizungsanlage mit einem aus zwei oder mehreren in Reihe geschalteten Speicherbehältern bestehenden Warmwasserspeicher, der zwischen einer Vorlauf- und einer Rücklaufleitung liegt, wobei in die Vorlaufleitung eine Umwälzpumpe eingeschaltet ist.

Bei Zentralheizungsanlagen, insbesondere solchen, die mittels eines elektrischen Durchlauferhitzers beheizt werden, wird ein Warmwasserspeicher verwendet, der in der Niedertarifzeit aufgeladen wird und zur Hochtarifzeit Heißwasser an die Heizungsanlage abgibt. Vor allem wenn große Wasservolumina zu speichern sind, werden mehrere hintereinandergeschaltete Speicherbehälter eingesetzt. Hierbei ergibt sich der Nachteil, daß selbst dann, wenn einer der Speicherbehälter noch nicht entladen ist, das in diesem verbliebene Heißwasser zur Aufladung des Speichers in die anderen Speicherbehälter gepumpt werden muß. Dies stellt

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eine Pumparbeit dar, die in keiner Weise zur Verbesserung der Leistung der Heizungsanlage beiträgt. Besonders nachteilig fällt diese an sich überflüssige Pumparbeit ins Gewicht, wenn beim Betrieb der Anlage oft mit einer nur teilweisen Entladung des Speichers insgesamt gerechnet werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zentralheizungsanlage obengenannter Art vorzuschlagen, bei der die zur Aufladung des Speichers notwendige Pumparbeit im Falle dessen Teilentladung reduziert ist.

Nach der Erfindung wird obige Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen der Vorlaufleitung und den ersten Speicherbehälter ein erstes Ventil eingeschaltet ist und daß wenigstens einer der weiteren Speicherbehälter über ein weiteres Ventil mit der Vorlaufleitung verbunden ist. Es ist hierdurch für den Fall des Ladebetriebs· zusätzlich eine direkte Verbindung zwischen der Heizeinheit der Zentralheizungsanlage und dem weiteren Speicherbehälter geschaffen. Falls das im ersten Speicherbehälter zur Verfügung stehende Heizwasser noch ausreichend warm ist, weil beispielsweise in einer vorhergehenden Heizperiode nicht die volle, im Speicher zur Verfügung stehende Heißwassermenge verbraucht wurde, wird der zweite und ggf. die weiteren Speicherbehälter direkt, unter Umgehung des ersten Speicherbehälters, mit Heißwasser aus der Heizeinheit geladen. Bei einem anschließenden Entladebetrieb ist das weitere Ventil

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geschlossen und das gespeicherte Heißwasser fließt nacheinander aus den weiteren in den zweiten und ersten Speicherbehälter und von dort in die Heizungsanlage. Günstig ist dies vor allem, wenn, wie in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, der erste Speicherbehälter über eine Beimischpumpe die Vorlaufleitung im Entladebetrieb speist.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Ventil geschlossen, wenn das zweite Ventil geöffnet ist. Dies ist der Fall, wenn die Temperatur im ersten Speicherbehälter zu Beginn des Ladebetriebs bereits ausreichend hoch ist. Vorteilhafterweise schließt sich das erste Ventil auch sobald der erste Speicherbehälter ausreichend aufgeladen ist. Die weitere Ladung des Speichers, d.h. dessen zweiten und weiteren Speicherbehälters, erfolgt anschließend direkt über das weitere Ventil. Das erste Ventil ist hierbei geschlossen.

In Ausbildung der Erfindung ist im ersten Speicher ein Temperaturfühler angeordnet, der beim Ladebetrieb über ein Stellglied das erste Ventil schließt und das weitere Ventil öffnet, sobald und solange seine Soll-Ladetemperatur erreicht ist. Der Temperaturfühler ist im unteren Bereich des Spexcherbehälters eins angeordnet und spricht bei etwa 60 ⁰C an, wobei gewöhnlich die Temperatur im oberen Bereich des Spexcherbehälters ca. 90 ⁰C beträgt.

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Vorzugsweise erfolgt die Aufladung des zweiten und/oder weiterer Speicherbehälter in Abhängigkeit von der jeweiligen Außentemperatur. Die Speicherbehälter weisen zusätzliche Temperaturfühler auf, die die Beendigung des Ladevorganges einleiten.

Vorzugsweise weist die Heizeinheit eine Wärmepumpe auf, die den zweiten und/oder weitere Speicherbehälter je nach dem Entladungszustand des ersten Speicherbehälters über das weitere Ventil direkt auflädt. Im Hinblick darauf, daß die Wärmepumpe auch in Hochtarifzeiten für eine wirtschaftliche Ladung des Speichers eingesetzt werden kann, fällt die·Reduzierung der Pumparbeit besonders ins Gewicht.

Vorteilhaft ist bei der Erfindung nicht nur, daß die Pumparbeit, also deren Energieverbrauch vermindert, sondern auch deren Verschleiß verringert ist.

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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und den Unteransprüchen. Die Figur zeit schematisch das Leitungsnetz einer Zentralheizungsanlage mit Wärmepumpe.

Die Zentralheizungsanlage weist eine Heizeinheit 1 auf. Die Heizeinheit 1 umfasst eine Wärmepumpe 2 und einen dieser nachgeschalteten elektrischen Durchlauferhitzer 3 sowie eine Umwälzpumpe 4.

Die Wärmepumpe arbeitet - abgesehen von Sperrzeiten der Elektrizitätsversorgungsunternehmen - in der Hochtarifzeit und in der Niedertarifzeit. Sie heizt das ihr zugeführte Heizwasser auf ca. 60 ⁰C auf. Ist diese Temperatur für den jeweiligen Wärmebedarf zu gering, schaltet in der Niadertarifzeit. der Durchlauferhitzer mit seiner halben oder der vollen Leistung ein, was zu einer entsprechenden Erhöhung der Heizwassertemperatur führt. Sollte in der Hochtarifzeit eine zusätzliche Be heizung notwendig werden, schaltet eine Teilleistung des Durch lauferhitzers ein.

An die Heizeinheit 1 ist eine Vorlaufleitung 5 und eine Rücklaufleitung 6 angeschlossen, über ein 3-Wege-Ventil 7 findet eine Verzweigung in einen Vorlaufzweig 8 zu der Raumheizungsanlage 9 und in einen Vorlaufzweig 10 zu einem Brauchwasserbeheizer 11 statt. Das 3-Wege-Ventil 7 ist von einem Stell-

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motor 12 gesteuert, der in Wirkverbindung mit einem Temperaturfühler 13 im Brauchwasserbereiter 11 steht. Der Brauchwasserbeheizer wird mit Heizwasser versorgt, sobald dessen Temperatur unter einen Sollwert, beispielsweise 50 ⁰C, abgesunken ist. Die Beheizung des Brauchwassers hat somit Vorrang gegenüber der Heizungsanlage 9.

Parallel zur Wärmepumpe 2 liegt eine Umgehungsleitung 14. In diese ist ein Magnetventil 15 eingeschaltet. Dieses Magnetventil ist von einem Kaltwasser-Rücklauftemperaturbegrenzer 16 gesteuert, der der Wärmepumpe 2 vorgeschaltet ist. Sobald die Temperatur des Wassers in der Rücklaufleitung 6 einen Wert übersteigt, bei dem die Wärmepumpe nicht mehr wirtschaftlich arbeiten könnte, öffnet der Rücklauftemperaturbegrenzer 16 das Magnetventil 15 und sperrt die Rücklaufleitung 6. Die Temperatur, bei der dies erfolgt, liegt beispielsweise oberhalb 45 ⁰C. Hierdurch ist erreicht, daß bei höheren Rücklauftemperaturen die Wärmepumpe nicht läuft, wodurch einerseits der Verschleiß der Wärmepumpe 2 vermindert wird und andererseits die zum Betrieb der Wärmepumpe notwendige elektrische Energie gespart wird.

Zwischen den Vorlaufzweig 8 und die Rücklaufleitung 6 ist eine Speichereinheit 17 geschaltet, diese weist drei hintereinander geschaltete Speicherbehälter 18,19 und 20 auf. Der

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Speicherbehälter 18 liegt über ein Magnetventil 21 an dem Vorlaufzweig 8. Der Speicherbehälter 20 liegt an der Rücklaufleitung 6. In einem Leitungszweig parallel zum Magnetventil 21 sind eine Beimischpumpe 22 und ein Rückschlagventil 23 vorgesehen. Zusätzlich ist der mittlere Speicherbehälter 19 an seinem in den Speicherbehälter 18 führenden Ende über ein Magnetventil 24 mit dem Vorlaufzweig 8 verbunden.

Das Magnetventil 21 ist geöffnet, wenn das Magnetventil 24 geschlossen ist und umgekehrt. Die Steuerung der Magnetventile 21 und 24 erfolgt über einen Temperaturregler 25, dessen Temperaturfühler im unteren Bereich des Speicherbehälters sitzt. Beim Laden der Speicherbehälter 18, 19 und 20 mit heißem Wasser aus der Heizeinheit 1 ist zunächst das Magnetventil 21 geöffnet. Das Magnetventil 24 ist geschlossen. Sobald die Wassertemperatur am Temperaturfühler des Temperaturreglers 25 beispielsweise 60 ⁰C erreicht hat, schließt das Magnetventil 21 und das Magnetventil 24 öffnet. Es werden jetzt die Speicherbehälter 19 und 20 geladen. Dieses stufenweise Laden der Speicherbehälter wirkt sich besonders im Fall der Nachladung der Speicherbehälter günstig aus. Beim Entladen der Speicherbehälter wird das Wasser durch die Beimischpumpe 22 gefördert. Das nachfliessende kalte Wasser gelangt zuerst in den Behälter 20, dann in den Behälter 19 und erst zum Schluß in den Behälter 18. Erfolgt keine vollständige Entladung sämtlicher Speicherbehälter, dann wird

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in dem Behälter 18 warmes Wasser verbleiben, so daß dieser nicht nachgeladen werden muß. In diesem Fall werden beim Nachladevorgang über das Magnetventil 24 lediglich die Speicherbehälter 19 und 20 mit heißem Wasser gefüllt. Hierdurch ist die zum Laden der Speicherbehälter notwendige Pumparbeit wesentlich verringert, da das Heizwasser des Speicherbehälters 18 nicht in den Speicherbehälter 19 bzw. 20 gepumpt werden muß.

Vor der Heizungsanlage 9 liegt eine Hauspumpe 26 und ein 3-Wege-Mischventil 27. An dieses ist der Vorlauf zweig 8 und über einen Rücklaufbegrenzer 28 eine Querleitung 29 angeschlossen. Wie üblich wird über den Rücklaufbegrenzer 28 bzw. die Querleitung 29 das aus der Heizungsanlage 9 zurückfliessende Wasser über das Mischventil 27 teilweise wieder der Heizungsanlage 9 zugeführt, wenn die Rücklauftemperatur nicht ausreichend niedrig ist. Der Rücklaufbegrenzer 28 steuert hierfür das Mischventil 27 über einen Stellmotor 30.

Wenn der von der Heizungsanlage 9 geforderte Wärmebedarf groß ist, muß über den Vorlaufzweig 8 und das Mischventil 27 eine große Menge Heißwasser fließen. Dies ist insbesondere nach Beendigung der Niedertarif zeit (22 bis 6 Uhr) zu erwarten, da in der Niedertarifzeit die Heizungsanlage mit abgesenkter Wärmeabgabe arbeitet. Sobald das Mischventil etwa 2/3 geöffnet ist, schließt sich ein elektrischer Schaltkontakt 31.

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Hierdurch wird die Beimischpumpe 22 eingeschaltet und fördert zusätzlich zu der Wärmepumpe 2 Heißwasser zur Heizungsanlage Hierdurch ist erreicht, daß die Solltemperatur in den mit der Heizungsanlage 9 zu beheizenden Räumen schnell erreicht wird. Sobald sie erreicht ist, verkleinert sich der Öffnungsquerschnitt des Mischventils 27. Ist das Mischventil 27 nur mehr weniger als 2/3 geöffnet, dann wird die Beimischpumpe 22 wieder abgeschaltet und die weitere Beheizung erfolgt nur über die Wärmepumpe 2.

Weiterhin arbeitet die Beimischpumpe 22 auch, wenn, beispielsweise in Sperrzeiten, die Wärmepumpe 2 abgeschaltet ist.

Auf das Mischventil 27 wirkt zusätzlich ein Witterungsfühler ein. Durch diesen wird die gewünschte Vorlauftemperatur je nach der Außentemperatur bei beispielsweise 50, 60, 70 oder 80 ⁰C eingestellt. Im Vergleich zu der tatsächlich gegebenen Vorlauftemperatur wird das Mischventil 27 dann mehr oder weniger geöffnet.

Im Sommer ist eine Beheizung der Speicherbehälter 18, 19 und 20 und der Heizungsanlage 9 überflüssig. Es muß lediglich der Brauchwasserbeheizer 11 arbeiten. Da dessen Volumen im Vergleich zu dem der Speicherbehälter niedrig ist, kann mehrfache Brauchwasserentnahme zu einem häufigen, kurzfristigen

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Einschalten der Wärmepumpe 2 führen. Um dies zu vermeiden, ist ein im Sommerbetrieb wirksames Zeitschaltwerk vorgesehen, das die Wärmepumpe nur an wenigen Stunden zum Einschalten freigibt. Beispielsweise ist das Zeitschaltwerk 32 so eingestellt, daß die Wärmepumpe zwischen 5.00 - 6.00 Uhr und 14.00 - 15.00 Uhr einschalten kann. Im Bedarfsfalle kann die Wirkung des Zeitschaltwerks auch abgeschaltet werden. Darüber hinaus ist vorgesehen, daß die Nachheizung des Brauchwasserbeheizers 11 erst dann erfolgt, wenn dessen Rücklauftemperatur 45 ⁰C unterschritten hat. Es ist damit erreicht, daß die Wärmepumpe in ihrem wirtschaftlichen Arbeitsbereich arbeitet und ein Einschalten des Durchlauferhitzers weitgehend vermieden ist.

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Claims

Akte Patentansprüche

f 1.JZentralheizungsanlage mit einem aus zwei oder mehreren in Reihe geschalteten Speicherbehältern bestehenden Warmwasserspeicher, der zwischen einer Vorlauf- und einer Rücklaufleitung liegt, wobei in der Vorlaufleitung eine Umwälzpumpe eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Vorlaufleitung (8) und den ersten Speicherbehälter (18) ein erstes Ventil (21) eingeschaltet ist und daß wenigstens einer der weiteren Speicherbehälter (19, 20) über ein weiteres Ventil (24) mit der Vorlaufleitung (8) verbunden ist.
2. Zentralheizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil (21) geschlossen ist, wenn das zweite Ventil (24) geöffnet ist.
3. Zentralheizungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Speicherbehälter (18) über eine Beimischpumpe (22) die Vorlaufleitung (8) im Entladebetrieb des Speichers (18, 19, 20) speist.
4. Zentralheizungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Speicherbehälter (18) ein Temperaturfühler (25) angeordnet ist, der beim Ladebetrieb über ein Stellglied das erste Ventil (21) schließt und das weitere Ventil (24) öffnet, sobald und solange seine Soll-Ladetemperatur erreicht ist.

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5. Zentralheizungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladung der zweiten
und/oder weiteren Speicherbehälter (19, 20) in Abhängigkeit von der jeweiligen Außentemperatur erfolgt.
6. Zentralheizungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wärmepumpe (2) vorgesehen ist, die den zweiten und/oder weiteren Speicherbehälter (19, 20) je nach dem Entladungszustand des ersten Speicherbehälters (18) über das weitere Ventil (24) direkt auflädt.

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