DE2821793C2 - Anlage zur Heißwasserbereitung und/oder zur Raumheizung - Google Patents
Anlage zur Heißwasserbereitung und/oder zur RaumheizungInfo
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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 "λ 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-
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)
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.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OD | Request for examination | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |