DE4206074A1 - Anordnung zur entnahme von warmem oder heissem brauchwasser von trinkwasserqualitaet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Entnahme von warmem oder heißem Brauchwasser von Trinkwasserqualität. Eine solche Anordnung ist aus der DE-OS 40 35 115 bekannt. Bei dieser ist eine Heizanlage mit einer oder mehreren Heizquellen und einem Heißwasserspeicher vorgesehen, der über in einem Umwälzkreislauf liegende Wärmetauscher mit den Heizquellen bzw. mit den Radiatoren oder dgl. eines Raumheizungssystems in Wärmetausch steht. Um aus einem solchen System warmes oder heißes Brauchwasser von Trinkwas­ serqualität entnehmen zu können, ist bei dieser bekannten Anordnung der Heißwasserspeicher mit einem Wärmetauscher und einer Umwälzpumpe in einem in vorbestimmter Richtung durchströmten Umwälzkreis angeordnet. Dieser Wärmetauscher ist sekundärseitig mit einem Anschluß für unter Druck stehendes frisches und kaltes Wasser in ständiger offener Verbindung und weist einen Anschluß für eine Leitung zur Entnahme des heißen Brauchwas­ sers auf. Ferner ist bei dieser Anordnung ein Steuerkreis vorgesehen, der auf das Signal eines Strömungsmelders in der Heißwasserentnahmeleitung anspricht und die Umwälzpumpe in dem den Heißwasserspeicher enthaltenden Umwälzkreis in Abhängigkeit von einem Temperatursollwert für das Brauch­ wasser und in Abhängigkeit von der Temperatur innerhalb des Wärmetau­ schers einschaltet bzw. ausschaltet bzw. die Leistung dieser Umwälzpumpe regelt.

Mit dieser bekannten Anordnung ist es möglich jederzeit warmes oder heißes Wasser zu entnehmen, das unmittelbar bei der Entnahme aus der Frischwasserleitung zufließt und nach Art eines Durchlauferhitzers erwärmt oder erhitzt wird. Auf diese Weise erfolgt die Entnahme von Brauchwasser in hygienisch einwandfreier Weise, so daß das Brauchwasser jederzeit Trinkwasserqualität besitzt. Die dafür erforderliche Heizener­ gie wird einem großvolumigen Heißwasserspeicher entnommen.

Die bekannte Anordnung ist in einer Heizanlage zum Heizen von Räumen oder dgl. integriert. Dies ist nicht immer erwünscht.

Im bekannten Fall ist für die Einsteuerung der Entnahmetemperatur im Inneren des Wärmetauschers, der das Frischwasser nach Art eines Durch­ lauferhitzers erwärmt, ein außerordentlich rasch ansprechender empfind­ licher Temperaturfühler erforderlich. Entsprechend rasch und genau muß der Steuerkreis die volumetrische Leistung der Umwälzpumpe im Heißwasser- Umwälzkreis so einsteuern, daß auch bei größeren Schwankungen der pro Zeiteinheit entnommenen Wassermenge der Ist-Wert der Temperatur des Brauchwassers einigermaßen dem einstellbaren Soll-Wert des Brauchwassers entspricht.

Es ist Aufgabe der Erfindung diese bekannte Anordnung so zu verbessern, daß auf einfachere Weise eine genauere und wirkungsvollere Einhaltung der Soll-Temperatur des entnommenen Brauchwassers gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Aufgrund dieser Weiterbildung der Anordnung wird für jeden Moment der Entnahme aus der Ist-Temperatur des entnommenen Brauchwassers und der pro Zeiteinheit entnommenen Menge des Brauchwassers sowie aus der Zulauftem­ peratur des Frischwassers vor Erreichen des Wärmetauschers die jeweils für die Einhaltung der Soll-Temperatur notwendige Wärmemenge errechnet und es wird die Umwälzpumpe in dem Heißwasser-Umwälzkreis während der Entnahme so gesteuert, daß aus diesem Kreis die errechnete Wärmemenge im Wärmetauscher an das durchlaufende Frischwasser abgegeben werden kann.

Ein besonders schnell ansprechender hochempfindlicher Temperaturfühler innerhalb des Wärmetauschers wird damit entbehrlich. Die Ist-Temperatur des entnommenen Brauchwassers kann an irgendeiner geeigneten Stelle am Ausgang des Wärmetauschers oder im Bereich der Entnahmeleitung gemessen werden. Die Genauigkeit der Temperaturregelung wird auch nicht beein­ trächtigt, wenn mehr als eine Entnahmestelle gleichzeitig und in unter­ schiedlicher oder sich verändernder Weise geöffnet werden, da die Steuer­ einrichtung stets die gesamte pro Zeiteinheit entnommene Menge an Brauch­ wasser erfaßt.

Der Wirkungsgrad ist hoch, da die Anordnung so gesteuert werden kann, daß die Rücklauftemperatur im Umwälzkreis des Heißwasserspeichers sehr niedrig ist. Ferner bedarf es weniger oder ruhigerer Stellbewegungen an der Um­ wälzpumpe des Heizwasserumwälzkreises um die Einhaltung der Ist-Temperatur des entnommenen Brauchwassers mit großer Genauigkeit sicherzustellen.

Vorteilhafterweise ist die Entnahmeleitung über eine weitere Umwälzpumpe mit der Frischwasserzulaufleitung zu einem Umwälzkreis zusammengeschlossen, der mit Beginn der Brauchwasserentnahme eingeschaltet wird und dadurch die vom Brauchwasser-Mengenmeßgerät angezeigte, pro Zeiteinheit entnommene Brauchwassermenge vorübergehend erhöht, um so die Steuereinrichtung zu veranlassen, bei Beginn der Entnahme eine entsprechend erhöhte Wärmemenge im Wärmetauscher zur Verfügung zu stellen und so eine sehr rasche Aufheizung des Wassers bei Beginn der Entnahme zu gewährleisten. Dies wird noch dadurch gefördert, daß vorübergehend über diesen Umwälzkreis die Ist-Temperatur des dem Wärmetauscher zugeführten Frischwassers erhöht wird. Die Wirkung dieses Umwälzkreises wird zweckmäßigerweise nach einer vorbestimmten Zeit ab Beginn der Brauchwasserentnahme über die Steuereinrichtung abgeschaltet.

Bei dieser Ausbildung hat der Benutzer die Möglichkeit durch kurzes Antippen des Entnahmeventils die zeitbegrenzte Wirkung dieses Umwälzkrei­ ses auszulösen, so daß beim Öffnen der Entnahmestelle kurz danach das Brauchwasser bereits mit der gewünschten und eingestellten Soll-Tempera­ tur entnommen werden kann.

Diese Anordnung ist besonders nützlich, wenn mehrere Entnahmestellen unabhängig voneinander benützt werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.

Die Anordnung gemäß der Erfindung kann sowohl in Verbindung mit einem Raumheizsystem als auch als selbständige Einheit eingesetzt werden. Bei dem auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird von einer von einem Heizungssystem unabhängigen selbständigen Anordnung ausgegan­ gen.

Die Anordnung umfaßt einen Heißwasserspeicher 1, der an eine oder mehre­ re, ggf. voneinander unabhängige, Heizquellen 3 über Umwälzpumpe 4 und Leitungen 2 und 5 angeschlossen ist.

Dem Heißwasserspeicher 1 ist ein Heißwasser-Umwälzkreis 12 zugeordnet. Dieser taucht mit einer Entnahmeleitung in den heißen Bereich des Spei­ chers 1 und ist an dessen unterem Ende über eine Rücklaufleitung 8 angeschlossen. Die Umwälzung des Heißwassers erfolgt durch eine ein- und ausschaltbare sowie in ihrer volumetrischen Leistung regelbare Umwälzpumpe 9. Die Entnahmeleitung 6 führt das heiße Wasser in den Primärteil eines hochwirksamen, raumsparenden Wärmetauschers 7, z. B. eines Plattenwärmetauschers. Die Temperatur des entnommenen Wassers wird in dem Heißwasserbereich des Speichers 1 durch Temperaturfühler 25 laufend gemessen und der Meßwert wird einer zentralen Steuereinrichtung 30 zugeführt. Zweckmäßigerweise ist auch in der Rücklaufleitung 8 ein Temperaturfühler 11 angeordnet, der die Rücklauftemperaturwerte laufend an die Steuereinrichtung 30 leitet. In der Rücklaufleitung 8 ist ein normalerweise geschlossenes und durch einen Befehl der Steuereinrichtung 30 öffnendes Magnetventil 10 angeordnet. Dies wird von der Steuereinrich­ tung 30 so gesteuert, daß der Heißwasserumwälzkreis 12 für den Wasser­ durchlauf dadurch freigegeben wird, wenn mit der Entnahme von Brauchwas­ ser Wärmebedarf im Wärmetauscher 7 auftritt.

Der wärmeaufnehmende Sekundärteil des Wärmetauschers 7 ist eingangsseitig mit einem Anschluß 15 für z. B. aus der üblichen Versorgungsleitung entnommenes kaltes frisches Wasser verbunden, während seine Ausgangslei­ tung 16 zu einer oder vorzugsweise mehreren Entnahmestellen 17a, 17b und 17c führt. In der Entnahmeleitung 16 ist ein Temperaturfühler 18 und ein das durch die Leitung 16 pro Zeiteinheit fließende Wasser erfassendes Meßgerät 19 angeordnet. Beide Geräte sind an die Steuereinrichtung 30 angeschlossen.

Zweckmäßigerweise ist auch in der Anschlußleitung 15 vor dem Wärmetau­ scher 7 ein Temperaturfühler 23 vorgesehen, der mit der Steuereinrichtung 30 verbunden ist.

Im dargestellten Beispiel sind die Entnahmeleitung 16 mit den Entnahme­ stellen 17a bis 17c zusammen mit einer durch die Steuereinrichtung 30 ein- und ausschaltbaren Umwälzpumpe an die Zulaufleitung 15 angeschlossen und bilden somit einen den Temperaturfühler 23 und den Wärmetauscher 7 enthaltenden Umwälzkreis, der gegenüber der Zulaufleitung 15 durch ein Rückschlagventil 22 abgesichert sein kann.

Die Steuereinrichtung 30 weist einen Rechner 30a und einen Zeitgeber 31 auf.

Die Steuereinrichtung 30 reagiert auf das Ansprechen des Mengenmeßgerätes 19 in der Leitung 16, das zu arbeiten beginnt, wenn an einer der Ent­ nahmestellen 17a bis 17c warmes Wasser entnommen wird. Aus der Temperatur (23) des zulaufenden Frischwassers, der Temperatur (18) des Wassers nach Durchlauf durch den Wärmetauscher 7 und aus den vom Meßgerät 19 geliefer­ ten Mengenwerten ermittelt die Steuereinrichtung 30 die Wärmemenge, die im Wärmetauscher 7 dem zulaufenden Frischwasser zugeführt werden muß, damit das entnommene Brauchwasser eine vorgegebene Soll-Temperatur aufweist. Die jeweils ermittelte benötigte Wärmemenge veranlaßt die Steuereinrichtung 30 den Heißwasserumwälzkreis 12 über die regelbare Pumpe 9 so zu steuern, daß im Wärmetauscher 7 die erforderliche Wärme­ menge zur Verfügung steht und abgegeben wird. Dazu schaltet die Steuerein­ richtung 30 bei Ansprechen des Meßgerätes 19 das Ventil 10 in Öffnungs­ stellung und die Pumpe 9 ein. Die zur Anlieferung der benötigten Wärme­ menge erforderliche volumetrische Leistung der Pumpe 9 wird in Abhängig­ keit der bei 25 gemessenen Heißwassertemperatur und der Rücklauftempera­ tur (11) eingesteuert.

Das Ventil 10 verhindert einen Durchfluß durch den Umwälzkreis 12, wenn alle Entnahmestellen geschlossen sind, jedoch der die Heizquelle 3 enthaltende Umwälzkreis in Betrieb ist.

Der Umwälzkreis kann so eingestellt werden, daß die Rücklauftemperatur in der Leitung 8 im wesentlichen konstant auf einem relativ niedrigen Wert liegt. In dem Fall könnte der Temperaturfühler 11 entbehrlich sein. Zweckmäßigerweise wird jedoch die Rücklauftemperatur in der Steuerein­ richtung 30 erfaßt.

Ebenso könnte der Temperaturfühler 23 in dem Frischwasseranschluß 15 entfallen wenn der Umwälzkreis 20 fehlt und wenn man davon ausgehen kann, daß die Frischwassertemperatur aus dem Versorgungsnetz relativ konstant ist.

Im dargestellten Falle des Umwälzkreises 20 ist jedoch der Temperaturfüh­ ler 23 erforderlich. Dieser Umwälzkreis 20 wird in dem Augenblick wirk­ sam, an dem das Meßgerät 19 eine Strömung in der Entnahmeleitung 16 signalisiert und die Steuereinrichtung 30 anspricht und in diesem Augen­ blick die Umwälzpumpe 21 einschaltet. Das bedeutet, daß die in der Entnahmeleitung 16 pro Zeiteinheit fließende Wassermenge um den durch den Umwälzkreis 20 der Anschlußleitung 15 wieder zugeführten Wasseranteil größer ist als der aus der Versorgungsleitung zufließende Frischwasseran­ teil und entsprechend höher auch als der an den Entnahmestellen 17a bis 17c tatsächlich entnommene Wasseranteil. Diese Erhöhung der Durchfluß­ menge führt zu einer rechnerischen Erhöhung der am Wärmetauscher 7 benötigten Wärmemenge. Bei Beginn der Wasserentnahme wird somit das Wasser außerordentlich schnell erwärmt, so daß in kürzester Zeit nach Beginn des Entnahmevorganges das entnommene Wasser mit der eingestellten Soll-Temperatur zur Verfügung steht. Die Umwälzpumpe 21 wird von der Steuereinrichtung 30 in Abhängigkeit von dem Zeitgeber 31 nach vorbe­ stimmter kurzer Zeit wieder abgeschaltet. Die Laufdauer der Umwälzpumpe 21 ist unabhängig von der Entnahmedauer. Die Pumpe läuft ihre vorgegebene Zeit auch dann, wenn an einer Entnahmestelle nur momentan Wasser entnom­ men wird. Der Verbraucher hat es also in der Hand durch momentanes Öffnen eines Hahnes die Aufheizung des Frischwassers in Gang zu setzen, so daß er nach wenigen Augenblicken, wenn er erneut den Hahn öffnet, das Wasser mit der gewünschten Temperatur entnehmen kann.

Claims (4)

1. Anordnung zur Entnahme von warmem oder heißem Brauchwasser von Trink­ wasserqualität mit einem von einer oder mehreren Heizquellen (3) gespeisten Heißwasserspeicher (1), der mit dem wärmeabgebenden Teil eines Wärmetauschers (7) und einer regelbaren Umwälzpumpe (9) einen Heißwasser-Umwälzkreis (12) bildet, bei welcher der wärmeaufnehmende Teil des Wärmetauschers (7) mit einem Anschluß (15) für unter Druck stehendes frisches Wasser in ständig offener Verbindung steht und eine mit einer oder mehreren Entnahmestellen (17a-17c) für heißes Brauch­ wasser verbundene Entnahmeleitung (16) aufweist, und bei welcher eine Steuereinrichtung (30) vorgesehen ist, die einen Rechner aufweist, der bei Entnahme von Brauchwasser an der oder einer der Entnahmestellen (17a-17c) aus der pro Zeiteinheit entnommenen Brauchwassermenge (19), der Zulauftemperatur (23) des Frischwassers sowie der Temperatur (18) in der Entnahmeleitung (16) den Wärmemengenbedarf errechnet und unter Berücksichtigung der Entnahmetemperatur (25) und der Rücklauf­ temperatur (11) im Heißwasser-Umwälzkreis (12) die Ein- und Ausschal­ tung und die volumetrische Leistung der Umwälzpumpe (9) steuert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahme­ leitung (16) des Wärmetauschers (7) über eine zweite Umwälzpumpe (21) und ein Rückschlagventil (22) an den Frischwasseranschluß (15) ange­ schlossen und in Abhängigkeit von der Entnahme von Brauchwasser (17a-17c) einschaltbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Umwälzpumpe (21) über eine Steuereinrichtung (30) einschaltbar und über ein einstellbares Zeitschaltglied (31) ausschaltbar ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Heißwasserumwälzkreis (12) ein in Abhängigkeit von der Ent­ nahme von Brauchwasser (17a-17c) gesteuert öffnendes Sperrventil (10) zugeordnet ist.