DE3346513A1

DE3346513A1 - Vorrichtung zum erwaermen von wasser

Info

Publication number: DE3346513A1
Application number: DE19833346513
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr.-Ing. 7000 Stuttgart Müllejans
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1983-12-22
Filing date: 1983-12-22
Publication date: 1985-07-11

Description

Vorrichtung zum Erwärmen von Wasser
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen von Wasser der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Derartige Vorrichtungen sind bekannt und finden vorzugsweise in Brauchwasser-Wärmepumpen Verwendung.
Die Entnahme von Warmwasser aus dem Speicher führt dazu, daß eine entsprechende Menge von kaltem Wasser aus dem Leitungsnetz in den Bodenbereich des Speichers nachströmt.
Nach einer Entnahme von warmem Wasser aus dem Speicher befinden sich in diesem nunmehr zwei Wassermenaen mit unterschiedlicher Temperatur, nämlich im oberen Abschnitt warmes Wasser mit Ladetemperatur und im unteren Abschnitt kaltes Wasser mit der Temperatur des Wasserleitungsnetzes.
Um sicherzustellen, daß jederzeit ein ausreichender Vorrat von auf Ladetemperatur erwärmtem Wasser zur Verfügung steht, muß die Wärmepumpe das nachgeströmte Wasser erwärmen.
Diese Nachheizung wird von einem Thermostaten eingeleitet und überwacht, dessen Fühler so angeordnet ist, daß er die Wassertemperatur an einer bestimmten Stelle im Speicher erfaßt.
Unterschreitet die Wassertemperatur in dem Bereich, in dem der Temperaturfühler angeordnet ist, einen bestimmten Wert, so wird die Wärmepumpe eingeschaltet und das Wasser im Speicher erwärmt, bis an dem Temperaturfühler ein Signal ansteht, das die Wärmepumpe wieder abschaltet.
Die enge von im Speicher befindlichen aufgeheiztem Wasser ist somit abhängig von der räumlichen Anordnung des Temperaturfühlers im Speicher. Für einen besonders wirtschaftlichen Betrieb der Vorrichtung wäre es günstig, den Vorrat von auf Ladetemperatur erwärmten Wassers gering zu halten, was allerdings zu Lasten des Komforts geht. Bei einer Vorrichtung mit hohem Komfort müßte der Vorrat von auf Ladetemperatur erwärmtem Wasser relativ groß sein, was jedoch einem wirtschaftlichen Betrieb der Wärmepumpe entgegensteht. Aus diesem Grunde wird üblicherweise der Temperaturfühler etwa auf halber Höhe des Speichers angeordnet, was jedoch weder im Hinblick auf einen wirtschaftlichen Betrieb noch im Hinblick auf hohe Komfortansprüche eine befriedigende Lösung darstellt. Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung derart weiterzubilden, daß bei geringem Warmwasserbedarf ein besonders wirtschaftlicher Betrieb erreicht und bei großem Warmwasserbedarf eine gesteigerte Menge erwärmten Wassers bereitgestellt wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der bezeichneten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorzugsweise sind die Temperaturfühler als digitale Schaltelemente ausgeführt, deren Signal ohne weitere Aufbereitung oder Verstärkung direkt dem Regelkreis zugeführt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Temperaturfühler über einen Einschalter mit dem Regler verbindbar. Durch diese Maßnahme bleibt der erste Temperaturfühler stets in Funktion, dessen Signal jedoch wird durch den früher ansprechenden zweiten Temperaturfühler überlagert, und somit wird das Signal des ersten Temperaturfühlers nicht wirksam.
Eine Ausführungsvariante besteht darin, daß die Temperaturfühler unter Zwischenschaltung eines Umschalters mit dem Regler verbunden sind. Durch den Umschalter ist stets einer der Temperaturfühler zugeschaltet, während die elektrische Verbindung zu dem anderen Temperaturfühler unterbrochen ist.
Die Temperaturfühler können sowohl an der Wand des Speichers befestigt oder jeweils in einer Tauchhülse im Speicher angeordnet sein. Sofern der Warmwasserbedarf regelmäßigen Änderungen unterliegt, ist es von Vorteil, den Einschalter bzw. Umschalter in vorgegebenen Zeitintervallen automatisch zu betätigen.
Die Anordnung der Temperaturfühler bezogen auf die Höhe des Speichers bestimmt den jeweiligen Warmwasservorrat im Speicher bzw. die Einschaltbedingung für die Wärmepumpe. Als besonders vorteilhaft wird angesehen, daß das Volumen oberhalb des ersten Temperaturfühlers etwa 1/3 des gesamten Speichervolumens beträgt. Weitere geeignete Anordnungen der Temperaturfühler bzw. die dadurch bestimmten Volumina oberhalb und unterhalb der ersten und zweiten Ebene sind in den Ansprüchen 9 und 1o angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nachstehend anhand der Zeichnung, die einen Speicher und einen darin angeordneten Kondensator zum Erwärmen von Wasser zeigt, näher beschrieben.
In der einzigen Figur der Zeichnung ist mit 1 ein Speicher bezeichnet, an dessen Boden ein Kaltwasser-Zulauf 2 angeordnet ist. Im oberen Bereich des Speichers 1 ist ein Anschlußrohr 3 vorgesehen, durch welches warmes Wasser entnommen werden kann. Ferner ist in dem Speicher 1 ein vertikal angeordneter Kondensator 4 vorhanden, der aus einem gewendelten Rohr 5 und einer Steigleitung 6 besteht. Für die Erfindung ist Art und Anordnung des Kondesators nicht maßgebend, so daß beliebige Anordnungen vorgesehen sein können. Am Boden des Speichers 1 sind Füße 7 vorgesehen.
In einer ersten Ebene lo im oberen Bereich des Speichers 1 ist ein erster Temperaturfühler 8 angeordnet, der über eine elektrische Verbindungsleitung 12 mit einer Klemme 16 eines Umschalters 14 verbunden ist. Im unteren Bereich des Speichers 1 ist in einer zweiten Ebene 11 ein zweiter Temperaturfühler 9 angeordnet, der über eine elektrische Verbindungsleitung 13 mit einem Kontakt 17 des Umschalters 14 verbunden ist. Eine Kontaktbrücke 18, die zwischen den Kontakten 16 und 17 umschaltbar ist, liegt stets an einer Klemme 15 des Umschalters 14, welche mittels einer Verbindungsleitung 20 an den Regler 19 geschaltet ist.
Durch die erste Ebene 1o und die zweite Ebene 11 werden im Speicher 1 drei Abschnitte gebildet, wobei ein oberer Abschnitt mit A, ein mittlerer Abschnitt mit B und ein unterer Abschnitt mit C bezeichnet ist. Befindet sich der Umschalter 14 in der in der Zeichnung dargestellten Schaltstellung, d.h. die Kontaktbrücke 18 liegt am Kontakt 16, so wird das Signal des ersten Temperaturfühlers 8 dem Regler 19 zugeführt. Bei Warmwasserentnahme aus dem Speicher 1 durch das Anschlußrohr 3 fließt durch den Kaltwasserzulauf 2 in den Bodenbereich des Speichers 1 kaltes Wasser nach. Es befinden sich dann in dem Speicher 1 zwei Wasservolumina, nämlich eines, das die Ladetemperatur besitzt,und eines, dessen Temperatur darunter liegt. Erreicht diese Trennungslinie der beiden Volumina die erste Ebene 1o, so gibt der Temperaturfühler 8 ein entsprechendes Signal an den Regler 19, so daß die Wärmepumpe eingeschaltet wird. Das Kaltwasservolumen im Speicher wird dann durch den Kondensator 4 aufgeheizt. Danach erfolgt ein neuerliches Einschalten der Wärmepumpe erst dann wieder, wenn am ersten Temperaturfühler 8 festgestellt wird, daß die nach oben wandernde Kaltwassergrenze die erste Ebene 1o erreicht. Somit ist das Volumen im oberen Abschnitt A ständig auf Ladetemperatur aufgeheizt, wodurch der Speicher als Minimum zwar nur ein begrenztes Volumen erwärmten Wassers bereithält, die Wärmepumpe aber äußerst wirtschaftlich betrieben wird.
Befindet sich die Kontaktbrücke 18 des Umschalters 14 in der unteren Stellung, d.h. daß die Kontaktbrücke 18 am Kontakt 17 anliegt, so ist die elektrische Verbindung zum ersten Temperaturfühler 8 unterbrochen und diejenige zum zweiten Temperaturfühler 9 geschlossen. Wie bereits vorstehend erwähnt, wird durch die Entnahme warmen Wassers aus dem Speicher in den unteren Bereich kaltes Wasser zugeführt, so daß sich wiederum zwei Zonen mit unterschiedlicher Temperatur ergeben. Erreicht die Trennungslinie zwischen kaltem und auf Ladetemperatur aufgeheiztem Wasser die zweite Ebene 11, so gibt der zweite Temperaturfühler 9 ein entsprechendes Signal an den Regler 11, der dann die Wärmepumpe einschaltet. Durch diese Betriebsweise ist ein relativ großes Volumen, nämlich das in dem oberen Abschnitt A und im mittleren Abschnitt B, immer auf Ladetemperatur aufgeheizt, und es verbleibt lediglich ein relativ geringes Volumen im unteren Abschnitt C mit einer geringeren Temperatur. Auf diese Weise kann bei einem voraussehbaren größeren Bedarf warmen Wassers der Umschalter 14 so eingestellt werden, daß der zweite Temperaturfühler 9 zugeschaltet ist und die Wärmepumpe stets dann eingeschaltet wird, wenn die Grenzschicht zwischen warmem bzw. kaltem Wasser bis zur zweiten Ebene 11 angestiegen ist. Sofern ein größerer Bedarf warmen Wassers nicht mehr zu erwarten ist, wird durch Betätigung des Umschalters 14 in diejenige Stellung, durch die der erste Temperaturfühler 8 eingeschaltet ist, die Wärmepumpe nur noch dann in Betrieb gesetzt, wenn die Schwelle zwischen auf Ladetemperatur erwärmten Wassers und kaltem Wasser den ersten Temperaturfühler 8 erreicht.
- Leerseite -

Claims

Patentansprüche Vorrichtung zum Erwärmen von Wasser, die einen Speicher und einen darin angeordneten Kondensator umfaßt, wobei der Speicher im Bereichseines Bodens mit einem Kaltwasserzulauf und im oberen Bereich mit einem Anschlußrohr zur Warmwasserentnahme versehen ist, in dem Speicher der im Kältekreislauf befindliche Kondensator und eine Einrichtung zum Erfassen der Wassertemperatur, die an einen Regler geschaltet ist, angeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Einrichtung zum Erfassen der Wassertemperatur zwei Temperaturfühler (8 und 9) umfaßt, wobei ein erster Temperaturfühler (8) im oberen Bereich (erste Ebene 10) und ein zweiter Temperaturfühler (9) im unteren Bereich (zweite Ebene 11) des Speichers (1) angeordnet ist.
2 Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Temperaturfühler (8, 9) digitale Schaltelemente aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der zweite Temperaturfühler (9) über einen Einschalter mit dem Regler (19) verbindbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Temperaturfühler (8 und 9) unter Zwischenschaltung eines Umschalters (14) mit dem Regler (19) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Temperaturfühler (8, 9) an der Wand des Speichers (1) befestigt sind..
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Temperaturfühler (8, 9) in jeweils einer Tauchhülse angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Einschalter bzw.

Umschalter (14) in vorgegebenen Zeitintervallen automatisch betätigt wird.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Volumen des Speichers (1) oberhalb des ersten Temperaturfühlers (8) etwa 1/3 des gesamten Speichervolumens beträgt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Volumen (C) unterhalb der zweiten Ebene (11) größer ist als das Volumen (B) zwischen der ersten und zweiten Ebene (10, 11) und letzteres Volumen (B) mindestens die Hälfte von dem oberhalb der ersten Ebene (10) befindlichen Volumen (A) beträgt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Volumen (B) zwischen der ersten und zweiten Ebene (lo, 11) mindestens 1/5 und maximal 1/3 des C'esamtvolumens des Speichers (1) beträgt.