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Warmwasserbereiter und Verwendung desselben in einer
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Heizungsanlage Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter mit
einem Brauchwasserspeicher und mit einer Heizvorrichtung sowie die Verwendung des
Warmwasserbereiters in einer Heizungsanlage.
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Bekannte Warmwasserbereiter, bei denen das Brauchwasser mittels einer
Heizflüssigkeit erwärmt wird, haben entweder einen von einem Behälter umgebenen
Brauchwasserspeicher oder einen mindestens teilweise mit einem Doppelmantel versehenen
Brauchwasserspeicher.
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Die Fig. 1 zeigt ein Schema eines Beispiels einer Heizungsanlage
bekannter Ausführung mit einem Warmwasserbereiter mit Doppelmantel. Die Anlage weist
neben dem Warmwasserbereiter 1 und der Einrichtung 2 für die Raumheizung einen separaten
Heizwasserspeicher 3, einen Heizkessel 4, eine Wärmepumpe 5 und eine Wärmerückgewinnungseinrichtung
6 auf, die über ein Rohrleitungsnetz miteinander verbunden sind. Zur Förderung der
Heizflüssigkeit sind mehrere Pumpen 7 vorgesehen. Der Steuerung des Heizflüssigkeitsflusses
sind eine Anzahl von Dreiwegventilen 8 vorgesehen, die von einer nicht dargestellten
Steuervorrichtung für die Heizungsanlage gesteuert werden, so dass die dem Warmwasserbereiter
1 aus den verschiedenen W&rmequellen zugeführte Heizflüssigkeit im wesentlichen
die gleiche Temperatur hat. Eine wesentliche Voraussetzung hierfür ist, dass die
Dreiwegventile 8 in beiden Flussrichtungen einwandfrei schliessen. Da die Dreiwegventile
8 bei
kürzeren Schalt zyklen in dieser Hinsicht sehr störanfällig
sind, ist mit einer Wartung zu rechnen, wenn ein wirtschaftlicher Betrieb gewährleistet
werden soll.
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Es wurde auch vorgeschlagen, zwei Heizzonen am Warmwasserbereiter
vorzusehen, in dem man den Doppelmantel am Brauchwasserspeicher unterteilt. Diese
Lösung zielt darauf ab, in relativ kurzer Zeit eine kleine Warmwassermenge zur Verfügung
zu stellen, während die restliche Wassermenge über einen längeren Zeitraum, z.B.
während der Nacht erwärmt wird. Zur Steuerung des Heizflüssigkeitsstromes sind hier
ebenfalls Dreiwegventile erforderlich.
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Ziel der Erfindung ist es einen Warmwasserbereiter zu schaffen, bei
dem das Brauchwasser kontinuierlich mittels einer Heizflüssigkeit erwärmt wird.
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Dieses Ziel wird erfindungsgemäss mit den Merkmalen im kennzeichnenden
Anspruch 1 erreicht.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die paarweise
zugeordneten Einlass- und Auslassstutzen so angeordnet, dass die Einlass- und Aulassstutzen
auf unterschiedlichem Niveau im Heizwasserspeicher münden.
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Der damit erzielbare Vorteil ist darin zu sehen, dass in dem Heizwasserspeicher
unterschiedliche Temperaturzonen erzeugt werden, wodurch eine Temperaturschichtung
im Heizwasserspeicher ausgebildet wird.
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Eine Verwendung des Warmwasserbereiters in einer Heizungsanlage mit
einem Heizkessel, einer Einrichtung für die Raumheizung und einer Wärmepumpe, die
über Pumpen mit dem Heizwasserspeicher verbunden sind, ist erfingungsgemäss durch
die Merkmale im Kennzeichen des Anspruches 11 gekennzeichnet.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegestandes
anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1, ein Schema eines Ausführungsbeispiels einer bekannten
Heizungsanlage mit einem bekannten Warmwasserbereiter, Fig. 2, eine Ansicht eines
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Warmwasserbereiters.
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Fig. 3, eine im Schnitt dargestellte Einzelheit "A't in Fig. 2 und
Fig. 4 ein Schema eines Ausführungsbeispiels einer Heizungsanlage mit einem Warmwasserbereiter
gemäss Fig. 2.
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Wie Fig. 2 zeigt, besteht der Warmwasserbereiter im wesentlichen
aus einem Brauchwasserspeicher 10 und einem Heizwasserspeicher 11. Der Heizwasserspeicher
11 ist ein aufrechtstehender Behälter in dem im oberen Abschnitt ein Teil des Brauchwasserspeichers
10 so angeordnet ist, dass der Brauchwasserspeicher 10 zu 2/3 vom Heizwasserspeicher
11 umschlossen wird und zu 1/3 ausserhalb des Heizwasserspeichers 11 liegt. Der
Brauchwasserspeicher hat einen Einlassstutzen für das Kaltwasser, der im unteren
Bereich des Brauchwasserspeichers endet, und einen Auslassstutzen für das Brauchwasser,
der im oberen Abschnitt des Brauchwasserspeichers endet.
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Im ausserhalb des Heizwasserspeichers 11 liegenden Teil des Brauchwasserspeichers
10 ist ein elektrisches Heizelement 12 angeordnet, um eine kleinere Brauchwassermenge
zusätzlich erwärmen zu können.
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Unterhalb des Brauchwasserspeichers 10 kann eine
Wärmepumpe
13 direkt in den Heizwasserspeicher 11 eingebaut sein.
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In Fig. 2 ist ferner ein Einlass- und Auslassstutzen mit einer Glocke
26 dargestellt, die mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 im Detail beschrieben werden.
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Wie Fig. 4 zeigt, weist die Heizungsanlage neben dem Warmwasserbereiter
als Verbraucher eine Einrichtung 15 für die Raumheizung und als Wärmequellen einen
Heizkessel 16, eine Wärmepumpe 17 und eine Wärmerückgewinnungseinrichtung 18 auf,
die durch eine Rohrleitungsnetz mit dem Heizwasserkessel 11 des Warmwasserbereiters
verbunden sind Zur Speisung des Verbrauchers und der Wärmequellen mit Heizflüssigkeit
sind Pumpen vorgesehen.
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Am Heizwasserspeicher 11 sind Einlass- und Auslassstutzen vorgesehen,
die jeweils paarweise dem Verbraucher und den Wärmequellen zugeordnet sind. Der
Einlass- und Auslassstutzen jedes Paares sind so angeordnet, dass sie auf einem
anderen Niveau im Heizwasserspeicher 11 enden Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist,
sind der Einlass- und Auslassstutzen 21 22 für den Verbraucher 15, der Einlass-
und Auslassstutzen 23,24 für die Wärmerückgewinnungseinrichtung 18 und der Einlassstutzen
25 für die Wärmepumpe 17 an dem im He-izwasserspeieher 11 liegenden Ende mit einer
Glocke 26 versehen, während der Einlass- und Auslassstutzen 27,28 und der Auslassstutzen
29 für die Wärmepumpe 17 am Ende keine Glocke aufweisen.
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Wie Fig. 4 ferner zeigt, ragt das Ende des Einlassstutzen 27 für
den Heizkessel 16 in die Glocke 26 am Anlassstutzen 22 für den Verbraucher 15, das
Ende des Auslassstutzen 28 für den Heizkessel 16 in die Glocke 26 am Einlassstutzen
25 für die Wärmepumpe 17 und das Ende des Auslassstutzen
29 für
die Wärmepumpe 17 in die Glocke 26 am Einlassstutzen 21 für den Verbraucher 15.
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In Fig. 3 ist eine Anordnung der Glocke 26 mit einem darin hineinragenden
Ende eines Stutzens dargestellt.
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Die Glocke 26 ist zylinderförmig und am Ende des Stutzens angeschweisst.
Das in die Glocke 26 ragende Ende des Stutzen ist schief geschnitten und in einem
Abstand vom Boden der Glocke 26 angeordnet, um einen Spalt für den Ueberlauf der
Heizflüssigkeit zu bilden. Die Glocke 26 kann auch konisch bezüglich dem Wassereintritt
ausgebildet sein.
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Das Brauchwasser im Brauchwasserspeicher 10 wird nach dem Wärmeaustauscherprinzip
durch die Heizflüssigkeit, im vorliegenden Fall Wasser im Heizwasserspeicher 11
erwärmt. Die Wassertemperatur im Heizwasserspeicher 11 wird durch eine Regeleinrichtung
gesteuert. Um die Wassertemperatur im Heizwasserspeicher 11 aufrecht zu erhalten.
kann die Heizungsanlage gemäss Fig. 4 wie folgt gesteuert werden.
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Das einer in der Einrichtung 15 für die Raumheizung vorgesehenen
Pumpe 30 über den Auslassstutzen 22 aus dem oberen Bereich des Heizwasserspeichers
11 abgesaugte Wasser mit einer Temperatur von ca. 500C wird nach dem Durchlauf durch
den Verbraucher 15 über den Einlassstutzen 21 in den unteren Bereich des Heizwasserspeichers
11 zurückgeleitet.
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Fällt die Wassertemperatur im Heizwasserspeicher 11 dadurch ab, wird
die Wärmepumpe 17 in Betrieb gesetzt. Das in die Glocke 26 am Einlassstutzen 21
ausströmende Wasser mit 300C wird von einer Pumpe 31 über den in die Glocke 26 hineinragenden
Auslassstutzen 29 der Wärmepumpe 17 zugeführt. Durch die Anordnung aus Glocke 26
und den in diese
hineinragenden Stutzen 29 wird das Ansaugen von
Wasser aus dem Heizwasserspeicher 11 durch die Pumpe 31 vermieden.
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Die Wärmepumpe 17 erhöht die Wassertemperatur auf mindestens 450C
und gibt das Wasser über einen Einlassstutzen 25 an den Heizwasserspeicher 11 ab.
Da dieser Einlassstutzen 25 etwa in der Mitte des aufrechtstehenden Heizwasserspeichers
11 mündet, tritt im Heizwasserspeicher 11 eine Temperaturschichtung auf.
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Wird die erforderliche Temperatur im Heizwasserspeicher 11 nicht
erreicht, so wird der Heizkessel 16 in Betrieb gesetzt. Durch eine Pumpe 32 wird
das in der Glocke 26 am Einlassstutzen 25 ausstrdmende Wasser von 460C über den
in die Glocke 26 ragenden Auslassstutzen 28 dem Heizkessel 16 zugeführt. Dadurch
kann ein Heizkessel eingesetzt werden, der nicht für Niedertemperatur ausgelegt
ist (Schwitzwasserbildung). Der Heizkessel 16 steigert die Was-0 sertemperatur auf
z.B. 50°C und gibt das Wasser über einen Einlassstutzen 27 in dem oberen Bereich
des Heizwasserspeichers 11 ab.
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Dadurch, dass das durch die Wärmepumpe 17 und den Heizkessel 16 erwärmte
Wasser jeweils auf einem anderen Niveau in den Heizwasserspeicher 11 eintritt, wird
ausgehend vom unteren Abschnitt des Heizwasserspeichers nach oben eine Temperaturschichtung
im Wasser erzeugt.
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Durch die Anwendung der Wärmepumpe 17 kann während der Uebergangszeit
auf die Inbetriebsetzung des Heizkessels 16 verzichtet und während der Winterzeit
der Einschaltzyklus des Brenners herabgesetzt werden, um Energie zu sparen, wobei
Brauchwasser in ausreichender Menge billig erwärmt werden kann. Da durch die Wärmepumpe
17 die Temperatur
auf 550C gesteigert werden kann, ist es möglich
die Heizungsanlage ohne Heizkessel 16 zu betreiben.
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Durch die Verwendung einer Wärmerückgewinnungseinrichtung 18, mit
der z.B. aus dem Abgas des Heizkessels 16 Wärme rückgewonnen werden kann, kann eine
zusätzliche Massnahme zur Erwärmung des Wassers im Heizwasserspeicher 11 getroffen
werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Wasser im Heizwasserspeicher
über einen getrennten Kreislauf, z.B. einen Solarkreis zusätzlich zu erwärmen.
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Durch die vorstehend genannten Massnahmen kann der Energieverbrauch
gesenkt werden.
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Wie Fig. 4 zeigt, können die bei bekannten Heizungsanlagen erforderlichen
Dreiwegventile entfallen, was ein wesentlicher Vorteil ist.