DE3918733A1 - Wasserheizer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserheizer mit einem über einen Wärmetauscher beheizbaren Speicher und einer aus diesem Speicher und/oder vom Wärmetauscher unmittelbar gespeisten Zapfstelle.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Speichervolumen eines solchen Wasserheizers auf ein optimales Minimum zu ver­ ringern. Eine solche Verringerung des Speichervolumens ist konstensparend, verringert das Gewicht des Wasserhei­ zers und dessen Energiebedarf.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung dieser Aufgabe der Wasser­ durchsatz eines Wasserheizers der eingangs bezeichneten Gattung in einer Anlaufphase jedes Zapfvorganges mittels einer Drossel auf einen einstellbaren Kleinstwert ein­ stellbar, und es ist ein die Temperatur des Wassers am Ausgang des Wärmetauschers überwachender und den Weg des Wasserdurchsatzes bestimmender Temperaturfühler vorgese­ hen, der nach Erreichen eines Temperatur-Soll-Wertes eine den Ausgang des Wärmetauschers mit der Zapfleitung ver­ bindende, den Speicher umgehende Umgehungsleitung öffnet.

Aus der AT-AS 2 894/87 sind ganz allgemein Umgehungslei­ tungen bei Wasserheizern bekannt.

Die erfindungsgemäße Begrenzung des Wasserdurchsatzes in­ nerhalb der thermischen Anlaufzeit führt in doppelter Hinsicht zu einer Verringerung des Speichervolumens. Ein­ mal deshalb, weil bei gleicher Anlaufdauer das Speicher­ volumen im Verhältnis des verringerten Durchsatzes zum Nenndurchsatz abnimmt, zum anderen deshalb, weil die mit dem Warmwasserdurchsatz sinkende thermische Nutzleistung während der Anlaufphase zu einer Verkürzung dieser Phase führt.

Die bereitzuhaltende Mindestmenge des Speicherwassers wird dadurch bestimmt, daß mit dieser Menge die thermi­ sche Anlaufzeit des Wasserheizers überbrückt werden soll, bis im Durchlauf erwärmtes Warmwasser zur Verfügung steht.

Das erforderliche Speichervolunen ist deshalb um so ge­ ringer, je schneller der thermische Anlauf abgeschlossen ist und je weniger Warmwasser während dieser Anlaufzeit tatsächlich gezapft wird.

Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß es in diesem Sinne von Vorteil ist, die zapfbare Warmwasser­ menge innerhalb der Anlaufzeit, unabhängig davon, wie weit der Zapfhahn geöffnet wird, auf einen Kleinstwert zu begrenzen, um dadurch mit einer vergleichsweise geringen Speicherwassermenge und einem geringen Speichervolumen die Anlaufzeit überbrücken zu können.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Wasserheizers ist in einer zum Wärmetauscher führenden Kaltwasserzu­ fuhrleitung ein Druckschalter angeordnet, der bei fallen­ dem Druck im Speicher den Rücklauf des Speichers zum Wärmetauscher schließt und den Kaltwasserzulauf über die Drossel freigibt, während ein oberhalb der Zapfstelle mit der Warmwasser-Zapfleitung verbundener Drucksensor den den Wärmetauscher beheizenden Brenner mit Nennlast star­ tet. Diese Ausführungsform zeichnet sich bei geringem konstruktivem Aufwand dadurch aus, daß ein Druckabfall im Speicher beim Öffnen des Zapfventils dazu benutzt werden kann, den Brenner zum Nachheizen des Speichers unmittel­ bar zu starten, während das Zapfwasser aus dem Speicher entnommen wird. Damit wird die weitere Warmwasserbeliefe­ rung sichergestellt.

In Ausgestaltung der Erfindung wird eine an diesen Druck­ schalter angeschlossene, in den Eingang des Wärmetau­ schers mündende Zweigleitung vorgeschlagen, die eine regelbare Drossel für den Kaltwasserzulauf enthält.

Durch diese Ausgestaltung ergibt sich der Vorteil, daß, bedingt durch die gedrosselte Kaltwasserzuführung und da­ mit auch gedrosselte Warmwasserentnahme, ein nahezu voll­ ständiges Entnehmen des Warmwassers im Speicher möglich ist.

Schließlich ist es vorteilhaft, daß an den Druckschalter eine in den Eingang des Wärmetauschers mündende Zweiglei­ tung angeschlossen ist, die ein über die Temperatur am Ausgang des Wärmetauschers gesteuertes, beim Eintreten des Temperatur-Soll-Wertes öffnendes und der Versorgung des Wärmetauschers mit Kaltwasser dienendes Ventil ent­ hält.

Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, den Kaltwasser­ durchsatz zum Wärmetauscher entsprechend der Stellung des Zapfventils voll freizugeben, wenn das Warmwasser am Aus­ gang des Wärmetauschers Soll-Temperatur erreicht.

Es ist vorteilhaft, daß der die Temperatur am Ausgang des Wärmetauschers überwachende Regler über eine Steuerlei­ tung mit dem Ventil verbunden ist. Durch diese Ausgestal­ tung kann der Schaltzustand des Ventils unmittelbar in Abhängigkeit von der Temperatur des Zapfwassers am Aus­ gang des Wärmetauschers beherrscht werden.

Weiterhin ist es zweckmäßig, am Ausgang des Wärmetau­ schers einen Druckschalter anzuordnen, der bei Druckan­ stieg im Wärmetauscher dessen Warmwasserausgang zum Speicher sperrt und die zur Zapfleitung führende Umge­ hungsleitung öffnet. Durch diese Ausgestaltung gelingt es, den Speicher zu umgehen und zu verhindern, daß an der Zapfstelle unzureichend erwärmtes Wasser ausfließt.

Schließlich ist ein an der Zapfleitung über eine Zweig­ leitung angeschlossener und über eine Steuerleitung mit einer für die Inbetriebnahme der Steuerung des den Wärme­ tauscher beheizenden Brenners verbundener Drucksensor vorzusehen. Durch diese spezielle Ausgestaltung gelingt es, den Zapfbeginn durch Druckabfall im Speicher zu er­ kennen und für ein frühzeitiges Einschalten des Brenners zum Nachliefern von Wärme an den Wärmetauscher bezie­ hungsweise Speicher zu starten.

Im übrigen ist es vorteilhaft, den die Temperatur am Aus­ gang des Wärmetauschers überwachenden Regler über eine Steuerleitung mit einer Steuerung zur Einstellung der Heizwasser-Vorlauftemperatur zu verbinden. Auf diese Weise kann die Temperatur des Zapfwassers auch bei Takt­ betrieb des Brenners an einen vorwählbaren Wert herange­ führt werden.

Schlußendlich ist vorgesehen, daß die thermische Nachla­ dung nach jedem Zapfvorgang oder zum Ausgleich von Be­ reitschaftswärmeverlusten durch einen Speicherthermostat gesteuert wird. Hierdurch wird die ständige Bereitschaft zur Warmwasserentnahme gesichert.

Die einzige Zeichnungsfigur zeigt das Schaltschema eines erfindungsgemäßen Wasserheizers.

Dem von einem nicht dargestellten Brenner beheizten Wär­ metauscher 1 ist ein Warmwasserspeicher 2 zugeordnet, dessen Ausbildung im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig ist. Beispielsweise kann dieser Speicher den Wärmetauscher ummanteln oder flankieren.

Der Wärmetauscher 1 enthält eine vom Heizwasser durch­ strömte Wendel 3, die von dem aufzuheizenden Wasser umge­ ben ist. Dieses Wasser wird dem Wärmetauscher 1 über einen hydraulischen Druckschalter 4 zugeleitet, der an eine Kaltwasserzufuhrleitung 5 angeschlossen ist. In die­ sen Druckschalter 4 mündet ferner die Rücklaufleitung 6 des Speichers 2, von der die zum Zapfventil 7 führende Zapfleitung 8 ausgeht, in die eine von einem zweiten hy­ draulischen Druckschalter 9 ausgehende Umgehungsleitung 10 mündet. Dieser Druckschalter 9 ist an den Ausgang 11 des Wärmetauschers 1 angeschlossen.

In einer vom Druckschalter 4 ausgehenden Zweigleitung 12 befindet sich eine Drossel 13 und in einer weiteren Zweigleitung 14 ein Kaltwasserventil 15, das über eine Steuerleitung 16 von einem Regler 17 gesteuert wird, der seinerseits über eine Steuerleitung 18 mit einer Steue­ rung der Vorlauftemperatur des Heizwassers in Verbindung steht. Der Speicherthermostat 28 mit dem Temperaturfühler 27 ist durch die Steuerleitung 19 an das übergeordnete Steuergerät des Wasserheizers angeschlossen.

In einer Zweigleitung 20 der Warmwasser-Zapfleitung 8 be­ findet sich ferner ein Drucksensor 21, der über eine Steuerleitung 22 mit der Steuerung des den Wärmetauscher 1 beheizenden Brenners verbunden ist.

Der zweite hydraulische Schalter 9 ist über die Leitungen 11 und 25 mit dem Wärmetauscher, über Leitung 10 mit der Zapfleitung 8 und über Leitung 24 mit dem Speicher 2 ver­ bunden. Die Steuerleitung 23 verknüpft den Temperaturge­ ber 26 in Leitung 11 mit dem Temperaturregler 17.

Die Funktion des Wasserheizers ergibt sich aus diesem Aufbau wie folgt:

Nach Öffnen des Zapfventiles 7 fällt der Druck im Spei­ cher 2. Die entstehende Druckdifferenz verstellt den Druckschalter 4 in die Betriebsstellung, bei der der Speicherrücklauf 6 zum Wärmetauscher 1 geschlossen und die Kaltwasserzufuhr aus der Kaltwasserzufuhrleitung 5 über die Drossel 13 freigegeben ist. Gleichzeitig startet der Drucksensor 21 den Brenner mit Nennlast.

Der Heizwasserkreis wird auf Durchfluß zum Wärmetauscher 1 geschaltet.

Nach der Zündung des Brenners wird bei gedrosseltem Warm­ wasserdurchsatz auf der Primär- und Sekundärseite des Systems die thermische Anlaufphase durchfahren. Das den Wärmetauscher 1 durchströmende Warmwasser fließt über den Druckschalter 9 und die Leitungen 11, 25 und 24 zum Speicher 2.

Sobald der Temperaturgeber 26 in der Ausgangsleitung 11 des Wärmetauschers 1 das Erreichen der Soll-Temperatur feststellt, öffnet der Regler 17 über die Steuerleitung 16 das Kaltwasserventil 15 und gibt den Durchfluß des Kaltwassers zu der im Wärmetauscher 2 angeordneten Wendel 3 ungedrosselt frei.

Der damit verknüpfte Druckanstieg im Wärmetauscher 1 schaltet den Schalter 9 in Betriebsstellung, in der er den Warmwasserausgang über die Vorlaufleitung 24 zum Speicher 2 sperrt und die Umgehungsleitung 10 zur Zapf­ leitung 8 und Zapfstelle 7 öffnet. Diese Zapfstelle 7 wird nun unmittelbar vom Wärmetauscher 1 mit Warmwasser im Durchlauf versorgt.

Bei weiterem Anstieg der Wassertemperatur am Ausgang 11 des Wärmetauschers 1 beginnt der Brenner im Taktbetrieb zu arbeiten. In dieser Phase wird der Heizwassertempera­ tur-Soll-Wert über die dem Regler 17 nachgeschaltete Steuerung 18 verringert. Sobald das Zapfventil 7 ge­ schlossen wird, fällt der Strömungsdruck in den Druck­ schaltern 4 und 9 auf Null, und diese Druckschalter gehen in Ruhestellung, wobei sie den Umlaufweg über den Vorlauf 24 des Wärmetauschers 1 und den Rücklauf 6 für die ther­ mische Nachladung des Speichers 2 freigeben. Der Nach­ ladevorgang, für den der Brenner gegebenenfalls mehrmals einschalten muß, wird abgeschlossen, sobald der Tempera­ turfühler 27 des Speicherthermostaten 28 das Erreichen des Soll-Wertes feststellt. Ein entsprechender Schaltim­ puls geht über die Steuerleitung 19 an das übergeordnete Steuergerät des Wasserheizers.

Claims (10)

1. Wasserheizer mit einem über einen Wärmetauscher beheizbaren Speicher und einer aus diesem Spei­ cher und/oder vom Wärmetauscher unmittelbar ge­ speisten Zapfstelle, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdurchsatz in einer Anlaufphase jedes Zapfvorganges mittels einer Drossel (13) auf ei­ nen einstellbaren Kleinstwert einstellbar ist und daß ein mittels des Temperaturgebers (26) die Temperatur des Wassers am Ausgang (11) des Wärmetauschers (1) überwachender und den Weg des Wasserdurchsatzes bestimmender Regler (17) vor­ gesehen ist, der nach Erreichen eines Tempera­ tur-Soll-Wertes eine den Ausgang (11) des Wärmetauschers (1) mit der Zapfleitung (8) ver­ bindende, den Speicher (2) umgehende Umgehungs­ leitung (10) öffnet.

2. Wasserheizer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in der zum Wärmetauscher (1) führen­ den Kaltwasserzufuhrleitung (5) angeordneten Druckschalter (4), der bei fallendem Druck im Speicher (2) den Rücklauf des Speichers (2) zum Wärmetauscher (1) schließt und den Kaltwasserzu­ lauf über die Drossel (13) freigibt.

3. Wasserheizer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine an diesen Druckschalter (4) ange­ schlossene, in den Eingang des Wärmetauschers (1) mündende Zweigleitung (12), die eine regel­ bare Drossel (13) für den Kaltwasserzulauf ent­ hält.

4. Wasserheizer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an diesen Druckschalter (4) eine in den Eingang des Wärmetauschers (1) mün­ dende Zweigleitung (14) angeschlossen ist, die ein vom Regler (17) gesteuertes, beim Eintreten des Temperatur-Soll-Wertes öffnendes und der Versorgung des Wärmetauschers (1) mit Kaltwasser dienendes Ventil (15) enthält.

5. Wasserheizer nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der durch die Temperatur in der Ausgangsleitung (11) des Wärmetauschers (1) ge­ steuerte Regler (17) über eine Steuerleitung (16) mit diesem Ventil (15) verbunden ist.

6. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen am Ausgang (11) des Wärmetauschers (1) angeordneten Druckschalter (9), der bei Druckanstieg im Wärmetauscher (1) dessen Warmwasserausgang (24) zum Speicher (2) sperrt und die zur Zapfleitung (8) führende Um­ gehungsleitung (10) öffnet.

7. Wasserheizer nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß diese Umgehungsleitung (10) von dem am Ausgang (11) des Wärmetauschers (1) an­ geordneten Druckschalter (9) ausgeht und in die Zapfleitung (8) mündet.

8. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen der Zapfleitung (8) über eine Zweigleitung (20) angeschlossenen und über eine Steuerleitung (22) mit der Steuerung des den Wärmetauscher beheizenden Brenners ver­ bundenen Drucksensor (21).

9. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Tempera­ tur in der Leitung (11) gesteuerte Regler (17) über eine Steuerleitung (18) mit einer Steuerung zur Einstellung der Vorlauftemperatur des den Speicher (2) beheizenden Wassers verbunden ist.

10. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Speicherwassers bei der thermischen Nachladung und bei Betriebsbereitschaft durch einen Spei­ cherthermostaten überwacht wird.