DE29900274U1

DE29900274U1 - Warmwasser-Versorgungseinrichtung

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Publication number: DE29900274U1
Application number: DE29900274U
Authority: DE
Original assignee: SCHNEPPEN HEINZ
Current assignee: SCHNEPPEN HEINZ
Priority date: 1999-01-09
Filing date: 1999-01-09
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2009-01-10

Description

Heinz Schneppen 4.01.1999

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Warmwasser-Versorgungseinrichtung

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Warmwasser-Versorgungseinrichtung mit einem Warmwasserspeicher, an den eine Kaltwasserzulaufleitung und eine Warmwasser-Vorlaufleitung angeschlossen sind, an welch letztere über Stichleitungen Warmwasser- bzw Brauchwasser- Zapfstellen angeschlossen sind, wobei die Warmwasser-Vorlaufleitung über eine Zirkulationsleitung mit Zirkulationspumpe zur Bildung eines Brauchwasserkreislaufs in den Warmwasserspeicher rezirkuliert ist und die Zirkulationspumpe zum Ein- und Ausschalten mit einer Steuerungseinrichtung verbunden ist.

Bei derartigen Warmwasser-Versorgungseinrichtungen, die z. B. in Wohnhäusern installiert sind, haben die Warmwasser- bzw. Brauchwasserzirkulationen den Zweck, dafür zu sorgen, daß an der Brauchwasser-Zapfstelle wie z. B, Dusche, Waschbecken etc. für den Verbraucher mehr oder weniger möglichst jederzeit warmes Wasser zur Verfügung steht, denn ohne Brauchwasserumwälzung kühlt sich das in der Warmwasser-Vorlaufleitung anstehende Wasser bei Nichtgebrauch allmählich ab.

Zum Zweck der Energieerspamis ist es bekannt (z. B. DE-A-197 18 469 und DE-C-35 22 344), die Zirkulationspumpe des Brauchwasserkreislaufs nicht ständig laufen zu lassen, sondern zeitgesteuert, und zwar in der Regel über eine Zeitschaltuhr, an der definierte Pumpenbetriebszeiten eingestellt werden, üblicherweise morgens von z. B.

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5.30 bis 8.30, mittags von &zgr;. B. 10.30 bis 12.30 und abends von z. B. 17.00 bis 20.00. Die täglichen Zirkulationspumpen-Betriebsstunden summieren sich dann auf insgesamt 8 Stunden. Wird innerhalb der eingestellten Pumpenbetriebszeiten Brauchwasser gezapft, ist relativ schnell warmes Wasser an der Zapfstelle vorhanden. Wird aber außerhalb der eingestellten Pumpenbetriebszeiten Brauchwasser gezapft, muß zunächst das in der Vorlaufleitung erkaltete Wasser abfließen, damit warmes Wasser nachströmen kann. Dies senkt den Komfort und führt zu einer erheblichen Energie- und Wasservergeudung. Außerdem führen die verhältnismäßig langen an der Zeitschaltuhr voreingestellten Pumpenbetriebszeiten zu einer Vergeudung von Pumpenantriebsenergie.

Statt des Einsatzes einer Zirkulationspumpe bestünde auch eine Möglichkeit darin, das warme Wasser im Brauchwasserkreislauf statisch zirkulieren zu lassen. Bei diesem alternativen Verfahren zirkuliert das Brauchwasser 24 Stunden pro Tag in der Vorlaufleitung und der Zirkulationsleitung. Auch diese Lösung führt zu hohen Energieverlusten, da der in der Regel mit Heizöl oder Heizgas betriebene Warmwasserspeicher das rezirkulierte abgekühlte Brauchwasser immer wieder aufheizen muß.

Bei den eingangs erwähnten bekannten Brauchwasserzirkulationen werden zur Steuerung des Einschaltens und Ausschaltens der Zirkulationspumpe außerdem Durchflußfühler und Temperatursensoren eingesetzt. Abgesehen von der Störanfälligkeit solcher Fühler bzw. Sensoren müssen diese, um als Durchflußwächter und Temperaturwächter mit Bereitschaftsschaltung funktionieren zu können, ständig unter Spannung liegen, was ebenfalls einen erhöhten Energieverbrauch zur Folge hat.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Warmwasser-Versorgungseinrichtung mit Brauchwasserzirkulation zu schaffen, die

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zu jeder Tages- und Nachtzeit an allen Brauchwasser-Zapfstellen mit hohem Komfort Warmwasser bereitstellt und die trotzdem infolge bedarfsgerechter Steuerung der Zirkulationspumpe durch einen noch weiter abgesenkten Energieverbrauch bei einem minimalen Steuerungsaufwand gekennzeichnet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Warmwasser-Versorgungseinrichtung mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Charakteristisch für die erfindungsgemäße Warmwasser-Versorgungseinrichtung mit Brauchwasserkreislauf ist, daß der Betrieb der Zirkulationspumpe ohne Zeitschaltuhr und ohne übliche Durchflußfühler und auch ohne übliche Temperatursensoren auskommt und daß trotzdem die Zirkulationspumpe mit einer sehr einfach aufgebauten und für den Verbraucher kostengünstig zu erwerbenden Steuerung genau bedarfsgerecht gesteuert werden kann. So ist zunächst einmal statt eines üblichen Durchflußfühlers ein in der Kaltwasserzulaufleitung oder in der Warmwasservorlaufleitung eingebauter mechanischer Strömungsschalter vorgesehen, zu dessen Betrieb überhaupt keine Energie benötigt wird, denn der auf eine Brauchwasserzapfung ansprechende Schwimmkolben des Strömungsschalters bewegt mechanisch ein Stellglied, das lediglich einen mechanischen Kontakt, z.

B . einen Mikroschalter, zur Schaltung der Elektronik der Steuerungseinrichtung und zur Stromversorgung derZirkulationspumpe schließt. Mit Einschaltung der Elektronik der Steuerungseinrichtung wird die Pumpe eingeschaltet. Das Aktivieren des Strömungsschalters sowie der Elektronik kann in einfacher Weise durch kurzes Betätigen einer beliebigen Brauchwasser-Zapfstelle erfolgen, wobei eine Brauchwasser-Auslaufmenge von z. B. ca. 0,1 Liter ausreichend ist.

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Die eingeschaltete Zirkulationspumpe wird nur so lange am Laufen gehalten, bis alle Brauchwasser-Zapfstellen mit Warmwasser aus dem Warmwasserspeicher versorgt sind. Die Betriebszeit der Zirkulationspumpe kann an einem ersten, in der Steuerungseinrichtung integrierten Zeitglied individuell eingestellt werden, und zwar in Abhängigkeit der Größe des mit Warmwasser zu versorgenden Gebäudes, genauer gesagt im wesentlichen in Abhängigkeit der Länge und Wärmeisolierung der Warmwasser-Vorlaufleitung und der Zirkulationsleitung. Bei einem Einfamilienhaus kann diese Pumpenbetriebszeit bei z. B. ca. 20 bis 30 see. liegen.

Um nun ein Wiederanlaufen der Zirkulationspumpe bei Entnahme von Warmwasser an einer Zapfstelle zu verhindern, wird über ein weiteres Zeitglied der Steuerungseinrichtung eine ebenfalls individuell einstellbare Pumpensperrzeit aktiviert, die ein ungewolltes Wiedereinschalten der Pumpe verhindert, nachdem alle Brauchwasser-Zapfstellen mit Warmwasser versorgt sind und wenigstens eine Zapfstelle genutzt wird. Der Einstellbereich der Pumpensperrzeit kann in Abhängigkeit der o. g. Parameter in einem Bereich von z. B. ca. 5 bis 30 Minuten liegen.

Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß die Elektronik der Zirkulationspumpen-Steuerung nur in Betrieb ist, solange die Zirkulationspumpe läuft und deren Sperrzeit aktiviert ist. Nach Ablauf der Sperrzeit wird die Steuerungs-Elektronik komplett abgeschaltet. Stillstandsverluste entstehen nicht. Durch die bedarfsgerechte Steuerung wird ein erheblicher Anteil derjenigen Antriebsenergie für die Zirkulationspumpe eingespart, welche ohne Anwendung der Erfindung aufzuwenden wäre. Da die Zirkulationspumpe nur immer jeweils wenige Minuten pro Tag in Betrieb ist, vermindert sich auch der sog. Zirkulationsverlust, der durch Wiederaufheizung des rezirkulierten Brauchwassers im Warmwasserspeicher durch Verbrennung von Öl, Gas etc. entsteht. Da bei der erfindungsgemä-

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ßen Warmwasser-Versorgungseinrichtung zu jeder Tag- und Nachtzeit an jeder Zapfstelle in wenigen Sekunden Warmwasser zur Verfügung steht, ist die erfindungsgemäße Versorgungseinrichtung durch einen hohen Komfort gekennzeichnet. Gleichzeitig werden durch die genau bedarfsgerechte Steuerung Trinkwasser und damit auch Kanalbenutzungsgebühren eingespart. Außerdem soll nicht unerwähnt bleiben, daß sich die erfindungsgemäße Brauchwasserzirkulationssteuerung ohne aufwendige Nachinstallationsarbeiten in bestehende Warmwasser-Versorgungsanlagen integrieren läßt, so daß die Erfindung für den Verbraucher in idealer Weise auch als erschwingliche Nachrüsteinheit nutzbar ist.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt schematisch ein in einem Gebäude installiertes Warmwasser-Versorgungssystem mit einem Warmwasserspeicher 10, der mit einer in der Regel öl- oder gasbeheizten Heizeinrichtung 11 ausgestattet ist. In den Warmwasserspeicher 10 mündet eine Kaltwasserzulaufleitung 12 ein, in der nicht ein Durchflußfühler, sondern ein noch näher beschriebener Strömungsschalter 13 sowie mit Vorteil noch ein Rückschlagventil 14 und ein Überdruckventil 15 eingebaut sind. Vom Warmwasserspeicher 10 geht die Warmwasser-Vorlaufleitung 16 ab, an die über Stichleitungen 17, 18, 19 etc. Warmwasser- bzw. Brauchwasser-Zapfstellen angeschlossen sind, z. B. eine Dusche 20, ein Waschbecken 21 usw.. Die Warmwasser-Vorlaufleitung 16 ist über eine Zirkulationsleitung 22 mit Zirkulationspumpe 23 zur Bildung eines Brauchwasserkreislaufs in den Warmwasserspeicher 10 rezirkuliert, wobei zwischen Pumpe und Speicher mit Vorteil ein Rückflußverhinderer 24 eingeschaltet sein kann.

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Zur exakt bedarfsgerechten Steuerung ist die Zirkulationspumpe 23 mit einer Steuerungseinrichtung 25 verbunden, die mit der Pumpe auch zu einer Einheit zusammengefaßt sein kann und die folgendermaßen arbeitet:
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Durch kurzzeitiges Betätigen einer beliebigen Brauchwasser-Zapfstelle, wobei eine Brauchwasser-Auslaufmenge von z. B. ca. 0,1 Liter genügt, wird der Strömungsschalter 13 aktiviert, dessen Schwimmkolben auf die Wasserströmung anspricht und dabei ein Stellglied 13a mechanisch bewegt, der einen Mikroschalter schließt. Das dabei entstehende Signal 26 wird von der Auswerteelektronik der Steuerungseinrichtung 25 erfaßt, die wiederum die Zirkulationspumpe 23 mit Strom versorgt und einschaltet, und zwar wie oben beschrieben für eine Pumpenbetriebszeit von z. B. nur ca. 20 bis 30 see, bis alle Brauchwasser-Zapfstellen mit Warmwasser versorgt sind. Diese Pumpenbetriebszeit ist an einem Zeitglied individuell einstellbar, das in der Steuerungseinrichtung 25 integriert ist. Sollte vor Ablauf der am Zeitglied eingestellten Pumpenbetriebszeit das Warmwasser die Pumpe 23 erreicht haben, kann die Wassertemperatur in der Zirkulationsleitung von einem Thermofühler erfaßt werden, der nach Erreichen der jeweils eingestellten Warmwassertemperatur (z. B. zwischen 30 und 50 ⁰C) die Pumpe dann sofort abschaltet.

In jedem Fall wird nach Ablauf der relativ kurzen Pumpenbetriebszeit die Pumpe 23 von der Steuerungseinrichtung 25 abgeschaltet. Um nun ein Wiederanlaufen der Zirkulationspumpe 23 bei Entnahme von Warmwasser an einer Zapfstelle zu verhindern, wird über ein ebenfalls in der Steuerungseinrichtung 25 integriertes weiteres Zeitglied, das mit dem erstgenannten Zeitglied zu einer Einheit zusammengefaßt sein kann, eine Pumpensperrzeit von z. B. ca. 5 bis 30 Minuten aktiviert, die ebenfalls wie oben beschrieben individuell einstellbar ist. Nach Ablauf der Pumpensperrzeit wird die Elektronik der Steuerungseinrichtung 25 komplett abgeschaltet.

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Der Betrieb der Zirkulationspumpe 23 kann durch eine z. B. am Gehäuse der Steuerungseinrichtung 25 angebrachte Leuchtdiode optisch angezeigt werden, und durch eine weitere Leuchtdiode kann z. B. der Lauf der Pumpensperrzeit angezeigt werden, so daß der Benutzer den ordnungsgemäßen Betrieb der Steuerungselektronik bequem kontrollieren kann.

Der Energieverbrauch in kWh der Zirkulationspumpe 23 einer Leistung von z. B. 20 Watt beträgt nur etwa ca. 60% im Vergleich zu dem Verbrauch bei Einsatz der eingangs geschilderten konventionellen Steuerungstechnik, bei der eine Zeitschaltuhr die Pumpe 8 Stunden pro Tag am Laufen hält, von der Einsparung von Heizenergie zur Wiederaufwärmung des Brauchwassers im Warmwasserspeicher bei Anwendung der Erfindung ganz zu schweigen.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Elektronik der Steuerungseinrichtung mit einer Funkuhr auszustatten und während einer Lemphase beim Betrieb der Warmwasser-Versorgungseinrichtung somit alle Schaltungen zeitlich in einem Speicherchip zu erfassen.

Nach Ablauf der bestimmten Lernphase ist die Schaltelektronik dann in der Lage, zu bestimmten Zeiten die Zirkulationspumpe selbsttätig einzuschalten. Alle anderen Parameter bleiben wie beschrieben bestehen.

Wird nämlich gewohnheitsmäßig an bestimmten Tageszeiten warmes Wasser gezapft, z. B. täglich morgens zwischen 6.00 und 6.15 oder mittags von 12.00 bis 12.30 und abends zu bestimmten Zeiten, so werden diese Einschaltzeiten während der Lernphase registriert. Nach Ablauf der vordefinierten Lernphase von z. B. 10 bis 12 Tagen ist die Elektronik dann in der Lage, die Pumpe ca. 1 Minute vor den gewohnten Zapfzeiten in Betrieb zu nehmen, so daß ein kurzfristiges

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Betätigen einer Zapfstelle zwecks Aktivierung des Strömungsschalters entfällt, wodurch der Komfort nochmals gesteigert wird.

Sollten sich die Wasserzapfgewohnheiten ändern, so ist die Schaltelektronik in der Lage, sich neuen Gegebenheiten anzupassen. Über eine Reset- Taste kann der Lernprozeß neu gestartet werden.

Claims

Heinz Schneppen 4.01.1999 Sc 101 Warmwasser-Versorgungseinrichtung ANSPRÜCHE

1. Warmwasser-Versorgungseinrichtung mit einem Warmwasserspeicher (10), an dem eine Kaltwasserzulaufleitung (12) und eine Warmwasser-Vorlaufleitung (16) angeschlossen sind, an welch letztere über Stichleitungen (17 bis 19) Warmwasser- bzw. Brauchwasser- Zapfstellen angeschlossen sind, wobei die Warmwasser-Vorlaufleitung (16) über eine Zirkulationsleitung (22) mit Zirkulationspumpe (23) zur Bildung eines Brauchwasserkreislaufs in den Warmwasserspeicher (10) rezirkuliert ist und die Zirkulationspumpe zum Ein- und Ausschalten mit einer Steuerungseinrichtung (25) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung (25) der Zirkulationspumpe (23) mit einem Strömungsschalter (13) in Verbindung steht, der auf eine Brauchwasserzapfung anspricht und dessen Stellglied (13a) einen mechanischen Kontakt zur Schaltung der Elektronik der Steuerungseinrichtung

(25) und zur Stromversorgung der Zirkulationspumpe (23) schließt.

2. Versorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Strömungsschalter (13), der einen Schwimmkolben mit Stellglied (13a) aufweist, in der Kaltwasserzulaufleitung (12) oder in der Warmwasser-Vorlaufleitung (16) eingebaut ist.

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3. Versorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung (25) der Zirkulationspumpe (23) ein Zeitglied aufweist, das in Abhängigkeit der Größe etc. des mit Warmwasser zu versorgenden Gebäudes so individuell einstellbar ist, daß die Zirkulationspumpe (23) abgeschaltet wird, nachdem alle Brauchwasser-Zapfstellen mit Warmwasser versorgt sind.

4. Versorgungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung (25) der Zirkulationspumpe (23) ein weiteres Zeitglied aufweist, das nachdem alle Brauchwasser-Zapfstellen mit Warmwasser versorgt sind und wenigstens eine Brauchwasser-Zapfstelle genutzt wird -, in der Elektronik der Steuerungseinrichtung (25) eine einstellbare Zirkulationspumpen-Sperrzeit aktiviert, die ein Wiedereinschalten der Zirkulationspumpe verhindert.

5. Versorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungselektronik (25) im Klemmraum der Zirkulationspumpe (23) untergebracht ist.

6. Versorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse der Steuerungseinrichtung (25) wenigstens eine Leuchtdiode zum Anzeigen bzw. zur Kontrolle des Betriebszustandes der Zirkulationspumpen-Steuerung angeordnet ist.

7. Versorgungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik der Steuerungseinrichtung

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(25) mit einer Funkuhr und einem Speicherchip zur zeitlichen Erfassung der Wasserzapfgewohnheiten bei der Warmwasser-Versorgungseinrichtung während einer Lernphase und zur danach selbsttätigen Einschaltung der Schaltelektronik der Zirkulationspumpe (23) ausgestattet ist.