DE2821793C2 - Anlage zur Heißwasserbereitung und/oder zur Raumheizung - Google Patents

Anlage zur Heißwasserbereitung und/oder zur Raumheizung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Heißwasserbereitung und/oder <ur Raumheizung, die mit einem mit konventioneller Energie betriebenen und mit einem mit nicht konventioneller Energie, insbesondere mit Sonnenenergie betriebenen Heißwasserbereiter versehen ist.
Neben der Erwärmung von Brauchwasser und Heizungswasser für Wohnhäuser, Industriebetriebe und dergleichen mittels konventioneller Energie in Form von Öl, Gas oder elektrischem Strom ist es auch bekannt, nicht konventionelle Energiequellen zum Sparen konventioneller Energie auszunutzen, wozu Solarkollektoren, Wärmepumpen und dergleichen Vcrwendung finden.
Die ausschließliche Ausnutzung nicht konventioneller Energiequellen für die Heißwaiserbereitung erweist sich im allgemeinen als unzureichend und genügt im Zusammenhang mit der Raumheizung im Regelfall nur
für die Heizung in Übergangszeiten. Aus diesem Grunde sind auch bereits kombinierte Anlagen bekannt, wobei jedoch der damit verbundene Aufwand die praktisch erreichbare Energieersparnis in den meisten Fällen nicht rechtfertigt. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anlage der eingangs angegebenen Art zu schaffen, welche bei vergleichsweise niedrigen Anlagekosten eine günstige Ausnutzung nicht konventioneller Energie ermöglicht.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß sie eine Mi;,ch-Thermobatterie mit zwei Eingängen und einem Ausgang aufweist, der an ein Warmwassernetz angeschlossen ist, während die beiden Eingänge an die beiden Heißwasserbereiter angeschlossen sind und dem mit nicht konventioneller Energie betriebenen Heißwasserbereiter verbundenen Eingang vorrangig Wasser zugeführt wird, während dem anderen Eingang Wannwasser in solcher Menge und mit solcher Temperatur zugeleitet wird, wie sie erforderlich sind, um die vorgewählte Mindesttemperatür des am Ausgang der Misch-Thermobatterie abgegebenen Wassers zu erreichen.
Mit einer Anlage dieser Art läßt sich die nicht konventionelle Energie in höchstem Grade ausnützen,
da in das Warmwassernetz überwiegend mit nicht konventioneller Energie, z. B, mit Solarenergie aufgeheiztes Wasser eingespeist wird und nur dann, wenn die Temperatur dieses Wassers unter die vorgewählte Mindesttemperatur am Ausgang der Thermobatterie sinkt, auf mittels konventioneller Energie z. B. elektrische Energie aufgeheiztes Wasser zurückgegriffen werden muß, das dem Wasser zugegeben und beigemischt wird, das vom mit nicht konventioneller Energie aufgeheizten Speicher, insbesondere Solarspeicher kommt £s wird also immer nur die gerade fehlende Differenzenergiemenge über die teure konventionelle Energie bereitgestellt
Von besonderem Vorteil ist, daß eine Anlage nach der Erfindung auch bei veränderlichem Wetter, d. h. wenn nur zeitweise Sonnenenergie zur Verfügung steht, befriedigend arbeitet Bei einer längeren Zeitspanne sonnigen Wetters wird der elektrische Heißwasserbereiter praktisch nicht eingesetzt. Die Temperatur des im elektrischen Heißwasserbereiter enthaltenen Wassers bleibt dabei unter der Temperatur des im Solar-Heißwasserbereiters vorhandenen Wassers, und da dem elektrischen Heißwasserspeicher kein Wasser entnommen wird, nimmt die Temperatur dieses Wassers allmählich ab, obwohl vorhandene, überschüssige Sonnenenergie noch gespeichert werden könnte.
Um diesem Nachteil vorzubeugen und den Wirkungsgrad der Anlage nach der Erfindung weiter zu steigern, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, den Warmwasserausgang des mit konventioneller Energie betriebenen Heißwasserbereiters über eine Rohrleitung mit dem Kaltwassereingang des mit nicht konventioneller Energie betriebenen Heißwasserbereiters zu verbinden, in diese Rohrleitung eine Umwälzpumpe einzubauen und eine elektronische Steuervorrichtung für die Umwälzpumpe vorzusehen, die die Differenz zwischen den von in den beiden Heißwasserbereitern eingebauten Wärmefühlern gemessenen Wassertemperaturen feststellt und die Umwälzpumpe dann einschaltet, wenn die Wassertemperatur in dem mit nicht konventioneller Energie betriebenen Heißwasserbereiter höher ist als die Wassertemperatur in dem mit konventioneller Energie betriebenen Heißwasserbereiter.
Das Einschalten der Umwälzpumpe wird vom Erreichen eines bestimmten Schwellenwertes der Wassertemperatur im Solar-Heißvasserbereiter abhängig gemacht, wobei dieser Schwellenwert zweckmäßigerweise dem kleinsten Temperaturwert des am Ausgang der Thermobatterie abgegebenen Warmwassers entspricht und vor, einem Wärmefühler gemessen wird, der am Solar-Heißwasserspeicher vorgesehen ist. Auf diese Weise wird es möglich, die Temperatur des im elektrischen Heißwasserbereiter enthaltenen Wassers unter Zuhilfenahme der überschüssigen Sonnenenergie auf einen bestimmten Wert zu halten, bzw. wieder auf diesen Wert zu bringen, und zwar auch dann, wenn die Heizung des elektrischen Heißwasserbereiters ausgeschaltet ist.
Zweckmäßigerweise wird die Größe des Solar-Heißwasserbereiters so gewählt, daß die darin enthaltene Wassermenge, abhängig vom Flächeninhalt der Solarkollektoren und von der durchschnittlichen Einstrahlungsdauer der Sonne, in relativ kurzer Zeit, und zwar vorzugsweise in 1 bis 2V2 Stunden, die Mindesttemperatur des Wassers pm Ausgang der Misch-Thermobatterie reicht.
Dadurch wird es nif.^lich, den Solarteil der Anlage so auszulegen, daß das Wasser im Solar-Heißwasserbereiter in kurzer Zeit die gewählte Mindesttemperatur des Wassers am Ausgang der Thermobatterie, das an das Warmwassernetz abgegeben werden soll, erreicht, s während später die Umwälzpumpe eingeschaltet werden kann, so daß die Sonnenenergie dem elektrischen Heißwasserbereiter zugeführt und auch in diesem gespeichert wird, solange das Wasser des Solar-Heißwasserbereiters wärmer ist
ίο Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; die beiden Figuren der Zeichnung zeigen jeweils eine Heißwasserbereitungsanlage für ein Wohnhaus.
Die Anlage umfaßt einen mi t konventioneller Energie betriebenen Heißwasserbereiter 1, z. B. einen elektrischen Heißwasserbereiter, sowie einen Heißwasserbereiter 6, der mit nicht konventioneller Energie betrieben wird, z. B. einen Heißwasserbereiter, der die mit Kollektoren 15 eingefangene Sonnenenergie ausnützt.
Dem Eingang zum Solar-Heißwasserbereiter 6 wird
Kaltwasser über eine Rohrleitung zugeführt, das vom Wasserversorgungsnetz abgeleitet wird. Wahlweise kann das Kaltwasser — wie mit Strichlinie 2a in F i g. 1 angedeutet — auch einem Eingang des elektrischen Heißwasserbereiters 1 zugeführt werden.
D^r Ausgang des Solar-Heißwasserbereiters 6 ist über eine Rohrleitung 16 mit dem Eingang des elektrischen Heißwasserbereiters verbunden, dessen Ausgang über eine Heißwasser-Rohrleitung 3 mit einem Eingang 4 einer Misch-Thermobatterie 5 verbunden ist Mit einem zweiten Eingang 8 der Misch-Thermobatterie 5 ist der Ausgang des Solar-Heißwasserbereiters 6 über eine Rohrleitung 7 verbunden.
Die Misch-Thermobatterie 5 ist derart bemessen, daß die Mindesttemperatur des an ihrem Ausgang abgegebenen Heißwassers auf Werte einstellbar ist, die zwischen 45° und 60°, meist bei 55°C liegen.
Die Misch-Thermobatterie ist so ausgelegt, daß der Eingang 8 gegenüber dem Eingang 4 den Vorrang hat, d. h. daß dann, wenn das dem Eingang 8 zugeleitete Wasser die vorgewählte Mindesttemperatur erreicht hat, nur dieses Wasser durchgelassen und kein Wasser durch den Eingang 4 fließen kann. Das am nicht vorrangigen Eingang 4 anstehende wandere Wasser wird somit mit dem anderen Wasser r-jr dann vermischt, wenn dies erforderlich ist, um die gewünschte Ausgangstemperatur einzuhalten bzw. zu erreichen.
Der elektrische Heißwasserbereiter 1 ist mit einem Wärmefühler versehen, der die Heizung dann ausschaltet, wenn er die vorgesehene Höchsttemperatur erreicht hat.
Die Heißwasserbereiter 1 und 6 sowie die M'.sch-Thermobatterie 5 sind räumlich unmittelbar benachbart angeordnet und können auch zu einer Baueinheit zusammengefaßt sein.
Das von der Misch-Thermobatterie 5 gelieferte Wasser hat eine Temperatur, die für viele Verwendungszwecke ausreicht, z. B. für Brauch- und Badewasser. Das Warrr-vasser kann außerdem verschiedenen Nachwärmvorrichtungen (in Fig. 1 mit 18 bezeichnet) oder Geschirrspülern und Waschmaschinen zugeführt werden.
Der elektrische Heißwasserbereiter 1 liefert der Misch-Thermobatterie 5 stets Warmwasser einer bestimmten Min >sttemperatur. Die Temperatur des vom Solar-Heißwasserbereiters 6 kommenden Wassers ist meistens starken Schwankungen ausgesetzt. Da die
Misch-Thermobatterie 5 vorrangig das Wasser mit schwankender Temperatur erhält, wird die nicht konventionelle Energiequelle in optimalem Maße ausgenützt.
Wie F i g. I zeigt, kann der elektrische Heißwasserbereiter 1 sein Wasser über die Rohrleitung 16 als warmes Wasser aus dem Solar-Heißwasserbereiter 6 schöplen. Für den Fall, daß die Temperatur des vom Solar-Heißwasserbereiters 6 abgegebenen Wassers unter die an der Thermobatterie 5 eingestellte Mindesttemperatur sinkt ist am Solar-Heißwasserbereiter 6 ein Wärmefühler 9 vorgesehen, der die Temperatur des Wasserinhalts stetig mißt und sobald die Temperatur unter die Mindestgrenze der Ausgangstemperatur der Misch-Thermobatterie 5 sinkt die Einschaltung der Heizung ιϊ des elektrischen Heißwasserbereiters 1 über eine Steuerschaltung IO hervorruft, bevor das Wasser die Misch-Thermobatterie erreicht. Die Heizung bleibt eingeschaltet, bis sich die erforderliche Temperatur für 'Jen Ρ.ίΓί^ϋΠ" 4 ^!ΪΊ"0? 1^!!1 h"f ^^Γϊΐϊί "''^rI nrrai^hl t\ η (\ „, der elektrische Heißwasserbereiter 1 nicht andauernd im Betrieb sein muß. ζ. B. wenn der Solar-Heißwasserbereiter 6 dauernd Wasser liefert, dessen Temperatur den Schwellenwert übersteigt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der >s \usgang des elektrischen Heißwasserbereiters 1 außerdem mit dem Eingang des Solar-Heißwasserbereiters 6 über eine Rohrleitung 17 verbunden, in die eine Umwälzpumpe 11 eingebaut und dazu geeignet ist. Wasser aus dem elektrischen Heißwasserbereiter 1 dem jo Solar-Heißwasserbereiter zuzuführen, so daß über die Rohrleitung 18 eine Wasserumwälzung bei eingeschalteter Umwälzpumpe Il zwischen Solar-Heißwasserbereiter 6 und elektrischem Heißwasserbereiter I erfolgen kann.
In diesem f all sind sowohl der Solar-Heißwasserbereiter 6 al* auch der elektrische Heißwasserbereiter 1 mit Wärmefuhlern 9 bzw. 12 versehen, welche die Temperatur des in den beicV;n Heißwasserbereitern enthaltenen Wassers messen ί ,<i err sprechende Signale einer elektronischen Sieuc· . .h;i;ng 13 senden, die in der Lage ist. die Differenz /wischen den von den W'ärmefühlern 9 und 12 gemessenen Temperaturen zu bestimmen.
Ein weiterer Wärmefühler 14 mißt die Temperatur des von den Kollektoren 15 erwärmten Wassers am Eingang des Solar-Heißwasserbereiters 6 und sendet beim Erreichen eines bestimmten Schwellenwertes der elektronischen Steuerung 13 ein Signal, so daß diese die Einschaltung der Umwälzpumpe 11 bewirkt, wenn die Wärmefühler 9 und 12 eine höhere Temperatur des im Solar-Heißwasserbereiters 6 als die des im elektrischen Heißwasserbereiters 1 enthaltenen Wassers messen und wenn der genannte Temperaturschwellenwert im Solar! leißwasserbereiter 6 überschritten wird.
Dabei wird der Temperaturschwellenwert so gewählt, daß er dem Mindesttemperaturwert des am Ausgang der Misch-Thermobatterie 5 abgegebenen Wassers entspricht.
Unter diesen Umständen, d. h. bei ausgeschaltetem elektrischem Heißwasserbereiter 1 und eingeschalteter Umwälzpumpe 11. wird das weniger warme Wasser des elektrischen Heißwasserbereiters 1 dem Snlar-Heiöwasserbereiter 6 zugeführt und nut wärmerem Wasser aus letzterem ersetzt. Somit wird eine übermäßige Abkühlung des im elektrischen Heißwasserbereiters I enthaltenen Wassers vermieden und die Solarenergie besser ausgenützt, um den Wasserinhalt des elektri-
Ci'Jinn Lldii)ii"itcnrKAr>iilorc 1 <iiif 01110111 Utii hnttiil.iti
Temperaturwert zu halten bzw. auf einen bestimmten Temperaturwert zu erwärmen.
Bei der Dimensionierung der Anlage nach F" i g. 2 empfiehlt es sich dafür zu sorgen, daß der Wasserinhali des Solar-Heißwasserbereiters 6 die vorgesehene Mindesttemperatur des am Ausgang der Misch-Thermobatterie 5 abzugebenden Wassers in kurzer Zeit erreicht. Mit anderen Worten, das Faßvermögen des Solar-' !eißwasserbereiters 6 ist mi zu wählen, daß sein Wasserinhalt in Abhängigkeit von der Oberfläche der Kollektoren 15 und von der durchschnittlichen Einstrahlungsdauer die genannte Minde'ttemperatur z. B. 500C, in einer verhältnismäßig kurzer Zeit, >·. B. in I bis 2,5 h erreicht. Dadurch wird der Heißwasserbedarf mit der vorgewählten Temperatur bereits nach kurzer Zeit ausschließlich vom Solar-Heißwasserbereiter 6 geliefert, während gleichzeitig eine Abkühlung des im elektrischen Heißwasserbereiters 1 enthaltenen Wassers vermieden wird. Der elektrische Heißwasserbereiter I ist daher stets bereit, nötigenfalls ziemlich rasch einzuspringen, um die gewünschte Wassertemperatur am Ausgang der Misch-Thermobatterie 5 zu erreichen.
Bei Anlagen größerer Abmessungen ist es möglich, zusätzlich zu dem Solar-Heißwasserbereiter 6 Langzeitspeicher vorzusehen, z. B. in Form großer Becken (Schwimmbäder), die von der Solarenergie oder von anderen Energiequellen (Umgebung. Luft, Wasser, Erdboden) erwärmt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Anlage zur Heißwasserbereitung und/oder zur Raumheizung die mit einem mit konventioneller Energie betriebenen und mit einem mit nicht konventioneller Energie, insbesondere mit Sonnenenergie betriebenen Heißwasserbereiter versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Misch-Thermobatterie (5) mit zwei Eingängen (4, 8) und einem Ausgang aufweist, der an ein Warmwassernetz angeschlossen ist, während die beiden Eingänge (4,8) an die beiden Heißwasserbereiter (1; 6) angeschlossen sind und dem mit nicht konventioneller Energie betriebenen Heißwasserbereiter (6) verbundenen Eingang (8) vorrangig Wasser zugeführt wird, während dem anderen Eingang (4) Warmwasser in solcher Menge und mit solcher Temperatur zugeleitet wird, wie sie erforderlich sind, um die vorgewählte Mindesttemperatur des am Ausgang der Misch-Thermobatterie abgegebenen Wassers zu erreichen.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit nicht konventioneller Energie betriebene, am vorrangigen Eingang (8) der Misch-Thermobatterie (5) angeschlossene Heißwasserbereiter (6) mit einem Wärmefühler (9) versehen ist, der mit einer Steuerschaltung (10) für die Heizung des mit konventioneller Energie betriebenen Heißwasserbereiters (1) verbunden ist, und daß die Steuerschaltung die Heizung des Heißwasserbereiters zuschaltet, wenn beide Heißwasserbereiter (1; 6) eine niedrigere Temperatur als die für das am Ausgang der Misch-Thermobatterie (5) abzugebende Wasser vorgewählte Temperatur aufweisen.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des ml· nicht konventioneller Energie betriebenen Heißwasserbereiters (6) über eine Rohrleitung (16) mit dem Eingang des mit konventioneller Energie betriebenen Heißwasserbereiters (1) verbunden ist.
4. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Misch-Thermobatterie (5) mit Eingängen von Nachwärmeinrichtungen (18) verbunden ist.
5. Anlage nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß dem am vorrangigen Eingang (8) der Misch-Thermobatterie (5) angeschlossenen Heißwasserbereiter ein Vorratsspeicher zugeordnet ist.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem am vorrangigen Eingang (8) der Misch-Thermobatterie (5) angeschlossenen Heißwasserbereiter ein Langzeitvorratsspeicher und ein Kurzzeitvorratsspeicher in Reihe geschaltet sind.
7. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Warmwasserausgang des mit konventioneller Energie betriebenen Heißwasserbereiters (1) über eine Rohrleitung (17) mit dem Kaltwassereingang des mit nicht konventioneller Energie betriebenen Heißwasserbereiters (6) in Verbindung steht, daß in diese Rohrleitung eine Umwälzpumpe (H) eingebaut ist, und daß eine elektronische Steuervorrichtung (13) für die Umwälzpumpe vorgesehen ist, die die Differenz zwischen den von in den beiden Heißwasserbereitern eingebauten Wärmefühlern (9, 12) gemessenen Wassertemperaturen feststellt und die Umwälzpumpe dann einschaltet, wenn die Wassertemperatur in dem mit nicht
konventioneller Energie betriebenen Heißwasserbereiter höher ist als die Wassertemperatur in dem mit konventioneller Energie betriebenen Heißwasserbereiter.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmefühler (14) vorgesehen ist, der dsnn, wenn die Temperatur in dem mit nicht konventioneller Energie betriebenen Heißwasserbereiter (6) einen bestimmten Schwellenwert erreicht, der insbesondere dem Mindestwert des ai. ι Ausgang der Misch-Thermobatterie abzugebenden Wassers entspricht, der elektronischen Steuervorrichtung (13) ein Zustimmungssignal zur Betätigung der Umwälzpumpe (11) sendet
9. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungsvermögen des mit nicht konventioneller Energie betriebenen Heißwasserbereiters (6) so dimensioniert ist, daß sein Wasserinhait innerhalb einer Zeit von 1 bis 2,5 h die am Ausgang der Thermobatterie (5) vorgewählte Mindesttemperatur erreicht.
DE2821793A 1977-05-19 1978-05-18 Anlage zur Heißwasserbereitung und/oder zur Raumheizung Expired DE2821793C2 (de)

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