DE2612604A1

DE2612604A1 - Warmwasserbereiter

Info

Publication number: DE2612604A1
Application number: DE19762612604
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich Burri
Original assignee: BURRI JOSEF AG
Current assignee: BURRI JOSEF AG
Priority date: 1976-02-17
Filing date: 1976-03-25
Publication date: 1977-08-18
Also published as: CH600258A5; LU74625A1; BE840691A; IT1058383B; FR2341823B3; DK131076A; NL7603325A; FR2341823A1

Description

Josef Burri AG, CH-6102 Malters

Warmwasserbereiter

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Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter mit einem Boiler, dessen Inhalt durch in seinem unteren Bereich angeordnete Heizmittel aufheizbar ist.

Boiler dieser Art haben den grundsätzlichen Nachteil, dass ihr Inhalt nur als Gesamtes aufgeheizt werden kann, so dass man im Falle einer erwünschten beschleunigten Aufheizung gezwungen ist, entsprechend höhere Energiemengen pro Zeiteinheit einzusetzen. Dies würde bedingen, dass während einer verhältnismässig langen Zeit, während welcher der gesamte Boilerinhalt aufgeheizt würde, eine hohe Heizleistung erbracht werden müsste, was mit entsprechenden Kosten bei der Anlage und im Betrieb derselben verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Warmwasserbereiter zu schaffen, welcher es ermöglicht, warmes Brauchwasser in beispielsweise für ein Einfamilienhaus ausreichender Menge zu speichern, welcher es aber darüberhinaus gestattet, bei Bedarf eine kleinere Warmwassermenge rasch zur Verfügung zu stellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Warmwasserbereiter der eingangs genannten Art' erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass weitere Heizmittel im

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oberen Boilerbereich, zum unabhängigen Aufheizen eines darin enthaltenen Inhaltanteiles vorgesehen sind.

Ein Warmwasserbereiter dieser erfindungsgemässen Art kann so betrieben werden, dass vorerst mittels der oberen Heizmittel die im oberen Boilerbereich befindliche Wassermenge aufgeheizt wird, so dass in relativ kurzer Zeit eine kleinere Warmwassermenge verfügbar ist, und dass erst danach mittels der unteren Heizmittel auch die unter der bereits aufgeheizten Wassermenge befindliche restliche Wassermenge im unteren Boilerbereich aufgeheizt wird, wobei letzteres vorzugsweise nur dann erfolgt, wenn ausreichende bzw. billige Energie zur Verfugung steht.

Ein erfindungsgemässer Warmwasserbereiter kann beispielsweise mit elektrischer Energie so betrieben werden, dass im !Falle der Aufheizung bei Tage beispielsweise nur das obere Drittel des Volumens des Boilers durch eine relativ starke Heizung, von beispielsweise 4,8 kW/h aufheizbar ist, wenn dies nötig wäre, während in der Nacht mit billigem Strom vorerst der obere Wasseranteil aufge-

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heizt würde, und nachdem auf diese ¥eise bereits ein Warmwasservorrat geschaffen wurde, durch Abschalten der oberen Heizmittel und Einschalten der unteren Heizmittel auch der untere restliche noch kalte Wasseranteil aufgeheizt wird.

Der erfindungsgemässe Warmwasserbereiter hat aber auch den besonderen Torteil, dass er mit immer mehr in den Vordergrund tretenden Wärmequellen, beispielsweise Sonnenzellen und Wärmepumpen, heizbar ist, wobei er dann vorteilhafterweise je einen oberen und einen unteren, von einer Heizflüssigkeit durchströmbaren Heizmantel erhält, und Ventilmittel vorgesehen sind, um die Heizflüssigkeit bestimmungsgemäss durch den oberen oder den unteren Heizmantel von und zur Wärmequelle zirkulieren zu lassen. Es kann dann Gewähr dafür geboten werden, dass zumindest ein beschränktes Warmwasservolumen im oberen Boilerteil stets auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten werden kann, und dass der untere Boilerteil nur dann aufgeheizt wird, wenn mehr Energie verfügbar ist als zur Aufheizung des oberen Boilerteils erforderlich ist. Dies ist z.B. im FaIl der Anwendung von Sonnenzellen von grösstem Nutzen. Daneben kann natürlich die geschilderte elektrische Heizung

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als Ergänzungs- oder Notheizung vorgesehen sein, es könnte aber auch eine weitere Wärmequelle an den Heizflüssigkeitskreislauf anschliessbar vorgesehen sein, beispielsweise eine Wärmepumpe, welche die Leistungen der Sonnenzellen ergänzen kann, falls sich dies als nötig erweist.

In einem solchen Pail sind vorteilhaft weitere Ventilmittel im Heizflüssigkeitskreislauf vorgesehen, welche es gestatten, beispielsweise bei mangelnder Sonneneinstrahlung den Heizmittelkreislauf durch die Wärmepumpe zu schicken und von den Sonnenzellen fernzuhalten. Umgekehrt wurden diese Ventilniittel auf Betrieb durch Sonnenzellen umschalten, wenn die Sonneneinstrahlung ausreichend wäre und daher der Betrieb der Wärmepumpe nicht erforderlich ist.

Durch weitere Ventilmittel kann dafür gesorgt werden, dass bei unzureichender Energielieferung von den Wärme quellen und/oder bei genügend hoher Temperatur des Boilerwassers die Heizmäntel des Boilers vom Heizflüssigkeitskreislauf getrennt werden, so dass die Heizflüssigkeit beispielsweise einem Wärmespeicher zugeführt werden kann, um diesen aufzuheizen, oder aber in einen sogenannten Leerlauf-

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kreislauf geführt werden kann, bis genügend Energie lieferbar ist und benötigt wird.

TJm die Ventilmittel den ihnen zugeordneten Punktionen entsprechend zu betätigen, können Steuermittel vorgesehen sein, welche in der Regel elektronisch und elektromechanisch bzw. elektrohydraulisch oder elektropneumatisch auf die Ventile einwirken können, und welche mit geeigneten IHihlern, beispielsweise Thermostaten, die verschiedenen Temperaturen abtasten und die Ventilstellungen danach bestimmen können.-

Die Erfindung soll nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher beschrieben werden.

In der Zeichnung ist eine kombinierte Warmwasserbereitungs- und Heizungsanlage rein schematisch dargestellt.

Es sind zwei wahlweise den Bedürfnissen bzw. dem Vorhandensein von Energie entsprechend wählbare

Heizquellen ¥1 und ¥2 vorgesehen, von denen jeweils eine die "Wärme an den mit Heizflüssigkeit gefüllten Heizkreislauf liefert. Durch das Ventil V1 im Rücklauf R

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des Heizkreislaufs kann bestimmt werden, ob die Wärmequelle ¥1 oder W2 zur Energielieferung herangezogen wird. Wenn beispielsweise W1 ein Sonnenkollektor und W2 eine Wärmepumpe darstellt, so kann ¥1 naturgemäss nur bei ausreichender Sonneneinstrahlung funktionieren, während W2 im Falle einer Luft-Wärmepumpe beispielsweise bis zu Lufttemperaturen von -15 C (unabhängig von der Sonne) einsetzbar ist. Eine entsprechende Steueranlage (nicht dargestellt), welche sowohl auf die TJmgebungsbedingungen (z.B. Sonnenstrahlung und Lufttemperatur) als auch auf die benötigte Energiemenge ansprechend ausgelegt sein kann, kann das Ventil V1 steuern. Sie kann auch die Ingangsetzung der Wärmepumpe W2 den Erfordernissen entsprechend bewirken.

Es sei vorweggenommen, dass im vorliegenden Fall im Boiler B zwei elektrische Heizelemente E1 und E2 vorgesehen sind, denen durch elektrische Leitungen EL wahlweise Energie zuführbar ist, und die beispielsweise dann von der genannten Steueranlage in Betrieb genommen werden können, wenn die von den Wärmequellen W1 und W2 sonst gelieferte Energie nicht ausreicht oder fehlt. E1 und E2 können also im vorliegenden Fall Not-Heizungen sein.

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Grundsätzlich könnten die Wärmequellen ¥1 und ¥2 natürlich auch anders gestaltet sein, beispielsweise von einer durch OeI oder Kohle gespeisten Anlage abgelöst werden. Ausserdem ist es grundsätzlich auch möglich, anstelle von zwei Wärmequellen eine einzelne Wärmequelle zu benützen. ¥äre letzteres der Fall, so kann auf das Ventil V1 verzichtet werden.

Welche der Wärmequellen W1 und W2 auch im Betrieb ist, es wird durch ein Dreiwegventil 72 bestimmt, ob die in dem Heizflüssigkeitskreislauf von der Wärmequelle kommende Heizflüssigkeit' direkt über das (geöffnete) Ventil V4 (im sogenannten Jcleinen Kreislauf) zur Wärmequelle zurückgespeist wird, wenn keine Energie benötigt wird, oder ob die Heizflüssigkeit Energie in einem der sogenannten grossen Kreisläufe zur Beheizung des Boilers B oder eines weiteren Verbrauchers, beispielsweise einer Zentralheizung H, verwendet wird. Grundsätzlich hat bei der bevorzugten Anlage die Beheizung des Boilers B Vorrang, da jedoch der diesbezügliche grosse Kreislauf etwas komplizierter aufgebaut ist, soll vorerst erwähnt werden, dass bei entsprechender Stellung des Ventils V2 und geschlossenem Ventil V4 die Heizflüssigkeit durch den Wärmetauscher T eines Wärmespeichers, beispielsweise für eine . Zentralheizung H, fliesst.

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Αλιθθθγ im Falle des kleinen Kreislaufs ist das Ventil V4 immer geschlossen.

Wenn der Boiler B aufgeheizt werden soll, fliesst die Heizflüssigkeit über das Ventil V2 zum Ventil V3, welches entsprechend der Boilertemperatur gesteuert wird. Die Heizflüssigkeit fliesst durch den Mantel M1 des oberen Teils B1 des Boilers B, bis in B1 die gewünschte oder maximal erreichbare Warmwassertemperatur (z.B. 50 ⁰O) vorhanden ist. Ist dies der Fall, so wird V3 automatisch umgesteuert, und die Heizflüssigkeit fliesst nun durch den Mantel M2 des Boilerteiles B2. Dieser kann nun solange beheizt werden, bis in B2 die gewünschte Wassertemperatur erreicht ist. Wenn vorher in B1 die Temperatur wieder abgesunken ist, wird die Heizflüssigkeit wieder durch M1 fHessen.

Haben beide Teile B1 und B2 des Boilers B eine ausreichend hohe Warmwassertemperatur erreicht, so kann über Ventil V2 entweder der Wärmetauscher T mit Heizflüssigkeit beschickt werden, oder wenn dies nicht nötig ist, auch das Ventil V4 geöffnet werden und die Wärmequellen auf kleinen Kreislauf geschaltet werden. Letzteres erfolgt auch dann, wenn die Wärmequellen zu kalte Heizflüssigkeit liefern wurden, damit

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der Boiler B und die Heizung H nicht negativ genutzt werden können.

Dem Boiler B wird von unten bei FW Frischwasser zugeführt, wenn ihm bei BW Warmwasser entzogen wird. Dadurch wird stets (in herkömmlicher Weise) kaltes Wasser im unteren Teil des Boilers B unter in seinem oberen Teil befindliches wärmeres Wasser geschichtet, bis er ganz ausgekühlt ist. Ist letzteres der Fall, so würde die besagte Steuerung durch entsprechende Regelung der Ventile V2 und V3 vorerst für die rasche Aufheizung des Inhalts von B1 sorgen, so dass innert kürzester Zeit wieder Warmwasser zur Verfugung stünde. Erst dann würde wieder durch Umsteuerung von V3 der untere Teil des Boilers, d.h. B2 aufgeheizt.

Analog ist die elektrische Heizung E1 und E2 ausgelegt. Bei kaltem Inhalt des Boilers B wird vorerst durch Einschalten iffon E1 der obere Boilerteil relativ rasch aufgeheizt, während E2 erst dann wirksam würde, wenn in B1 eine ausreichende Temperatur erreicht ist und vorzugsweise erst dann, wenn für das Aufheizen grosserer Volumina billige Energie (z.B. in der Nacht) zur Verfügung steht. Dieser Aufgabe entsprechend ist

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es vorteilhaft, die Heizleistung von B1 etwa doppelt so hoch wie die von E2 zu bemessen, weil ja erstere rasch warmes Brauchwasser schaffen soll, während letztere beispielsweise in der Nacht langsam einen Speichervorrat erzeugen kann.

So kann beispielsweise E1 mit 4,8 k¥ für 100 Inhalt von 331 eines Boilers B von 300 1 Inhalt und E2 mit 2,4 kW ausgelegt sein.

Eine für ein Einfamilienhaus geeignete Wärmepumpe kann bei Lufttemperaturen bis -13 ⁰C und einer maximalen Leistungsaufnahme von 5,5 kW eine Kondensatorleistung von 13 150 kcal/h bei 50 ⁰C Wassertemperatur im Boiler oder der Heizung aufweisen. Ein geeigneter Sonnenkollektor sollte mindestens

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10 m Kollektorfläche haben.

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Leerseite

Claims

- VE -Patentansprüche

ί 1.!Warmwasserbereiter mit einem Boiler, dessen Inhalt durch in seinem unteren Bereich angeordnete Heizmittel aufheizbar ist, dadurch gekennzeichnet , dass weitere Heizmittel (M1 ; E1 ) im oberen Boilerbereich (B1 ) zum unabhängigen Aufheizen eines darin enthaltenen Inhaltanteils vorgesehen sind.
2. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Steuermittel vorgesehen sind, durch welche die oberen Heizmittel (W1 ; E1 ) bis zur Erreichung einer vorbestimmten Temperatur im oberen Boilerbereich (B1 ) und hiernach die unteren Heizmittel (M2; E2) bis zur Erreichung einer vorbestimmten Temperatur im unteren Boilerbereich (B2) oder bis zum Absinken der Temperatur im oberen Boilerbereich (B1 ) einschaltbar sind.
3. Warmwasserbereiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizmittel Wärmetauscher (M1 ; M2) eines Heizflüssigkeitskreialaufs vorgesehen sind und die Steuermittel Ventilmittel (V3) aufweisen.

709833/0210 ORfGINAL INSPECTEb
4. Warmwasserbereiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Steuermittel vorgesehen sind, welche mittels weiterer Ventilmittel (V2; V4) die besagten Wärmetauscher (M1 , M2) vom Heizflüssigkeits~ kreislauf trennen, wenn der Boilerinhalt die vorbestimmte Temperatur erreicht oder die Heizflüssigkeit die bestehende Boilertemperatur unterschreitet.
5. Warmwasserbereiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Heizquellen (W1 , W2) im Heizflüssigkeitskreislauf vorgesehen sind und Steuermittel (Y1) vorhanden sind, um die Wärmequellen entsprechend der Temperatur der von ihnen kommenden Heizflüssigkeit und der Temperatur des Boilerinhalts wahlweise mit dem Kreislauf zu verbinden.
6. Warmwasserbereiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmespeichermittel vorgesehen sind, denen Ueberschussenergie zugeführt werden kann.

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