DE4308941A1

DE4308941A1 - Anordnung zur Warmwasserbereitstellung für mit Gaswandgeräten beheizte Durchlaufspeicher

Info

Publication number: DE4308941A1
Application number: DE19934308941
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl Ing Wolf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2013-03-20
Also published as: DE4308941C2

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der häuslichen Warmwasserversorgungssysteme, insofern eine Anordnung im Zusammenwirken mit von Gaswandgeräten beheizten Durchlaufspeichern zur Bereitstellung von Warmwasser an den Zapfstellen, insbesondere dann, wenn Zapfstellen weit entfernt von der eigentlichen Warmwasserbereitung angeordnet sind, nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Allgemein bekannt ist, daß nach gegenwärtigem Stand der Technik die Warmwasserbereitung in Hausanlagen generell mit Gaswandgeräten mit beheizbarem Durchlaufspeicher oder mit Warmwasserbereitern, die durch ein Gaswandgerät oder einen Kessel gespeist werden, realisiert wird. Die Geräteart mit einem beheizbaren Durchlaufspeicher weist wesentliche Nachteile insofern auf, daß z. B. in der Zeit des Anlaufbetriebes, der Zeit zwischen Zapfbeginn und voller Wärmeleistung des Gerätes sowie vollständig erwärmten Wassers an der Zapf- bzw. Austrittsstelle, kein erwärmtes oder nur unzureichend erwärmtes Wasser einesteils am Ausgang des Gerätes, insbesondere aber an der Zapfstelle zur Verfügung steht. Ein Aufbau eines Zirkulationssystems ist gerätebedingt nicht möglich. Diese Nachteile erfordern, daß der Abstand zwischen Gerät und Zapfstelle möglichst gering gehalten werden muß, was auf mehr oder weniger weite Grenzen stößt, andererseits kann es aber auch erforderlich sein, mehrere Zapfstellen in bestimmten, auch größeren Abständen vom Warmwasserbereiter anzuordnen. Somit wird es immer zu einem Wasserverlust kommen, da durch den notwendigen Anlaufbetrieb immer noch kaltes Wasser und unzureichend warmes Wasser aus der mehr oder weniger langen Leitung verdrängt werden muß, somit als Verlustmenge abläuft und nicht nutzbar ist. Neben Energie wird auch der wertvolle Rohstoff Wasser in dieser Betriebsphase verschwendet, was ökologisch nicht vertretbar ist. Der Einsatz dieser Geräteart wird dadurch wesentlich eingeschränkt. Die Gerätegruppe der Gaswandgeräte mit beheizbarem Durchlaufspeicher und interner Wasservorhaltung, wie z. B. in DE-OS 40 31 187 beschrieben, haben bei vorhandenen langen Installationsleitungen zur Zapfstelle noch die nachteilige Wirkung, daß immer noch erhebliche Wasserverluste eintreten. Die teilweise Verbesserungen, die diese Gerätegruppe gegenüber vorgenannter Gerätetechnik erzielt, ist aber mit einer erheblichen Vergrößerung des gerätetechnischen Aufwandes und mit einer erheblichen Vergrößerung der räumlichen Abmessungen der Geräte durch die interne Warmwasservorhaltung erkauft worden. Auch hierbei ist gerätebedingt eine Zirkulation nicht möglich. Somit ergeben sich auch für die hiermit beschriebene Gerätegruppe beachtliche Einsatzbeschränkungen. Bekannt sind auch Warmwasserversorgungssysteme mit Zirkulationssystemen als Bestandteile dieser. Dies erfordert üblicherweise die Vorhaltung großer Warmwassermengen. Dabei erfolgt die Speicherung in Warmwasserbereitern, die durch Gaswandgeräte oder Kessel geladen werden. Diese Warmwasserbereiter verursachen ständig Energieverluste. Um dem zu begegnen sind hohe Isolationsaufwendungen erforderlich. Somit und durch die aufwendigere Gerätetechnik ist der materielle Aufwand erheblich. Bedingt durch die Baugröße wird ein beachtlicher Platzbedarf notwendig, so z. B. bei Etagenheizungen. Die in den bekannten angeschlossenen Zirkulationssystemen eingebauten Zirkulationspumpen werden meist über Zeitschaltuhren in ausgewählten Zeitfenstern ständig betrieben. Dadurch kommt es zu weiteren Energieverlusten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, die eine sofortige Warmwasserbereitstellung mit voll aufgeheiztem Wasser an der/den Zapfstelle(n) ohne Verwendung von Warmwasserspeichern im System sowie unter praktischer Ausschaltung des bisherigen Betriebszustandes "Anlaufbetrieb" realisiert. Dies soll auch möglich sein, wenn Zapfstellen in größerer Entfernung vom Gaswandgerät angeordnet sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einem Wasserschalter mit Venturi-Düse eines Gaswandgerätes beliebiger Bauart auf der Ausgangsseite des Durchlaufspeichers eine Warmwasserinstallation mit ihren Zapfstellen angeschlossen ist. Nach den Zapfstellen ist ein Sicherheitsthermostat an einer den Zapfstellen nachfolgenden Zirkulationsleitung angeordnet, der auf eine Regeleinrichtung mit nachgeordnetem Timer geschaltet ist. Im weiteren Verlauf dieser Zirkulationsleitung ist in dieser Fließrichtung eine Zirkulationspumpe, die gleichfalls auf der vorgenannten Regeleinrichtung aufgeschaltet ist, und danach ein Rückschlagventil für diese Fließrichtung angeordnet. Nach dem Rückschlagventil mündet die Zirkulationsleitung auf einen Knotenpunkt. Auf den Knotenpunkt mündet ebenfalls über eine Sicherheitsgruppe nach DIN/DVGW ein Kaltwasserzufluß. Der Knotenpunkt ist über eine direkte, kurze Verbindungsleitung mit dem Wasserschaltereingang Kaltwasser des Wasserschalters verbunden, wobei an der direkten, kurzen Verbindungsleitung in der Nähe des Knotenpunktes ein Temperatur-Fühler, vorzugsweise als NTC-Fühler, angeordnet ist, der seinerseits ebenfalls auf die Regeleinrichtung aufgeschaltet ist. Als NTC-Fühler ist hierbei ein Temperaturfühler mit einem Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten zu verstehen. Mit dem Einmünden der direkten, kurzen Verbindungsleitung in den Wasserschalter mit Venturi-Düse ist ein Zirkulationsring geschlossen. Für die Funktion dieser Anordnung sind zwei Situationszustände beachtlich:

Zustand 1: Die untere Einschalttemperatur T_u wird durch Wärmeabgabe der Anordnung unterschritten.

Zustand 2: Es erfolgt eine Warmwasserzapfung.

Im Zustand 1 erkennt die Regeleinrichtung über die ständigen Meßergebnisse des NTC-Fühlers das Unterschreiten der eingestellten und somit festgelegten unteren Temperaturgrenze T_u. Infolge dessen schaltet die Regeleinrichtung die Zirkulationspumpe ein und in der weiteren Folge wird über die sofort entstehende Strömung, verbunden mit der Änderung des statischen und dynamischen Druckes in der Venturi-Düse des Wasserschalters, durch diesen die Warmwasserbereitung im Gaswandgerät gestartet und somit das Zirkulationssystem so lange geladen bis durch den NTC-Fühler das Überschreiten der eingestellten und somit festgelegten oberen Temperaturgrenze T_o erfolgt ist. Damit schaltet die Regeleinrichtung die Zirkulationspumpe wieder ab und ein höheres Temperaturniveau in der Zirkulation ist erreicht. Dies wird bedarfsgemäß wiederholt und somit immer ein festgelegtes Temperaturniveau im zuzüglich noch wärmeisolierten Zirkulationskreis aufrechterhalten. Mit dem Timer sind die entsprechenden Zeitfenster für die Funktion des Systems festgelegt, so z. B. der Betriebszustand "Aus", wobei das Gaswandgerät normal arbeitet, d. h. ohne Zirkulationsfunktion und der Betriebszustand "Ein", bei dem der NTC-Fühler die Temperatur im Zirkulationskreis, insbesondere am Knotenpunkt, bei dem der Kaltwasserzufluß erfolgt, überwacht und ständig auf dem Temperaturniveau hält. Im Zustand 2 erfolgt eine Warmwasserzapfung. Die Betätigung mindestens eines der Zapfventile erzeugt eine Strömung, die ebenfalls wie im Zustand 1 vom Wasserschalter mit Venturi-Düse über die Änderung der Druckverhältnisse erkannt wird und zum Starten des Gaswandgerätes führt. Die dann beim Starten entstehenden Anlaufverluste werden durch das Einspeisen von Warmwasser aus dem Zirkulationskreis, insbesondere der direkten, kurzen Verbindungsleitung zwischen dem Knotenpunkt und dem Wasserschalter einerseits, sowie dem Durchlaufspeicher und den Zapfstellen andererseits, kompensiert. Erst, wenn das Gaswandgerät seine volle Leistung erreicht hat, tritt kaltes Wasser in den Wärmetauscher ein. Während dieser Zeit signalisiert der NTC-Fühler das Unterschreiten der unteren Temperatur T_u und die Zirkulationspumpe läuft an. Nach Beendigung des Zapfvorganges wird weiterhin eine Unterschreitung von T_u registriert, wodurch bewirkt wird, daß ein Nachlauf des Gaswandgerätes entsteht und der Zirkulationskreis wieder bis zum oberen Temperaturwert T_o aufgeheizt wird. Danach schaltet die Zirkulationspumpe ab und das Wandgasgerät geht in den Ausgangszustand zurück. Der Sicherheitsthermostat schützt die Anlage vor einer Fehlfunktion des Systems.

Die besonderen vorteilhaften Wirkungen dieser Anordnung bestehen neben den beschriebenen im weiteren darin, daß zwischen dem Gaswandgerät und der/den Zapfstelle(n) große Entfernungen realisierbar sind, ohne daß dann, wie sonst üblich, große Anlaufverluste entstehen. Die Vorhaltung großer Wassermengen, was mit großen Speichern verbunden ist und somit zu großen räumlichen Ausdehnungen führen würde, ist nicht erforderlich. Die Isolationsaufwendungen sind gut praktikabel und in sehr geringem Umfang erforderlich, weil sie im wesentlichen nur Rohrleitungen betreffen, da sich der Wasserinhalt praktisch nur nach dem Inhalt der Rohrleitungen und dem im Gaswandgerät bemißt. Somit sind auch die nicht grundsätzlich vermeidbaren Energieverluste geringer. Die Aufheizzeiten sind infolge des geringen Wasserinhaltes der Anordnung gering. Eine weitere Energieeinsparung ergibt sich dadurch, daß zukünftig der Dauerbetrieb von in Anlagen gegebenenfalls vorhandenen Zirkulationspumpen, die meist über eine Zeitschaltuhr gesteuert und in ausgewählten Zeitfenstern ständig betrieben werden, entfällt. Es können alle Gaswandgeräte mit einem Sekundärwärmetauscher für die Warmwasserbereitung oder einem kombinierten Primärwärmetauscher für die Warmwasserbereitung und dem Heizkreislauf mit dieser Anordnung betrieben werden. Auch Durchlauferhitzer für die ausschließliche Bereitung von Warmwasser mit den nachfolgenden Eigenschaften sind einsetzbar. Die zum Einsatz kommenden Geräte müssen einen Wasserschalter mit Venturi-Düse besitzen, die den statischen Druck der Wasserströmung, verursacht durch das gezapfte Warmwasser, auswertet. Weiterhin muß die Vorlauftemperatur bei Kombigeräten oder die Temperatur des Primärwärmetauschers überwacht werden, was zu einer Regelung der Gaszufuhr zum Brenner in Abhängigkeit von der jeweiligen Temperatur führt. Das Wegfallen des Speichers und der dazu notwendigen Steuereinrichtungen führt zu einer erheblichen Kosteneinsparung. Warmwasser wird trotzdem sofort an den Zapfstellen bereitgestellt, was zu einer wesentlichen Wassereinsparung führt und ökologisch günstig ist. Der Platzbedarf ist ebenfalls wesentlich geringer als bei einem Wärmezentrum. Die Angabe der einsetzbaren Geräte zeigt die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten. Eine Nachrüstung bestehender Anlagen ist möglich. Ein Eingriff in die eingesetzten Geräte ist nicht nötig.

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Anhand der Zeichnung ist eine mögliche Anordnung der Erfindung zu erkennen. An ein handelsübliches Kombi-Gaswandgerät für Heizbetrieb und Warmwasserbereitung mit Durchlaufspeicher, beispielsweise an einen Thermoblock I, werden drei Warmwasserzapfstellen 2 in einer baubedingten Entfernung von ca. 8 m angeordnet. Nach der letzten Zapfstelle schließt sich die Zirkulationsleitung 5 mit gleicher Länge an. An dieser Zirkulationsleitung 5 ist ein Begrenzungsthermostat 4 beliebiger Bauart angeordnet. Dieser Thermostat ist auf die Regeleinrichtung 6 geschaltet, die auf der Grundlage von Standardschaltkreisen basiert. Der Timer 7 legt die Zeitfenster für die Funktion der Anlage fest. Die Regeleinrichtung 6 steuert im Zusammenwirken mit dem NTC-Fühler 13 die Zirkulationspumpe 8 an. Das Rückschlagventil 9 verhindert eine Fehlfunktion des hydraulischen Systems. Am Knotenpunkt 10 wird über die Sicherheitsgruppe II bei Warmwasserzapfung Kaltwasser in das System eingespeist. Das Kaltwasser wird über die kurze, direkte Verbindungsleitung 12 zum Wandgasgerät geführt. Der Wasserschalter 3 startet das Gaswandgerät 3 mit dem Auftreten der Strömung im Kaltwasserstrang entweder beim Vorliegen einer Warmwasserzapfung oder beim Aufheizen/Nachladen des Warmwasserzirkulationssystems.

Bezugszeichenliste

I Gaswandheizgerät, beispielsweise Kombi-Gerät
II Sicherheitsgruppe gemäß DIN/DVGW
1 Warmwasserinstallation
2 Zapfstelle
3 Wasserschalter mit Venturi-Düse
4 Sicherheitsthermostat
5 Zirkulationsleitung
6 Regeleinrichtung
7 Timer
8 Zirkulationspumpe
9 Rückschlagventil
10 Knotenpunkt
11 Kaltwasserzufluß
12 direkte, kurze Verbindungsleitung
13 NTC-Fühler

Claims

Anordnung zur Warmwasserbereitstellung für mit Gaswandgeräten beheizte Durchlaufspeicher in häuslichen Warmwasserversorgungssystemen unter Einbeziehung des an sich bekannten Merkmales Wasserschalter mit Venturi- Düse, dadurch gekennzeichnet, daß eine Warmwasserinstallation (1) mit ihren Zapfstellen (2) am Ausgang des Durchlaufspeichers (I) angeschlossen ist, nach den Zapfstellen (2) ein Sicherheitsthermostat (4) an einer nachfolgenden Zirkulationsleitung (5) angeordnet ist, wobei dieser Sicherheitsthermostat (4) auf eine Regelein richtung (6) und diese wiederum auf einen Timer (7) geschaltet sind, die Zirkulationsleitung (5) in ihrem weiteren Verlauf in dieser Fließrichtung mit einer Zirkulationspumpe (8), die ebenfalls auf die Regeleinrichtung (6), die mit dem Timer (7) verbunden ist, geschaltet ist, und danach mit einem Rückschlagventil (9) für diese Fließrichtung ausgestattet ist und auf den Knotenpunkt (10) mündet, im Knotenpunkt (10) ein Kaltwasserzufluß (11) über eine Sicherheitsgruppe (II) nach DIN/DVGW mündet, der Knoten punkt (10) über eine direkte, kurze Verbindungsleitung (12), an der nach dem Knotenpunkt (10) in dessen Nähe und in Richtung Wasserschalter (3) ein Temperatur-Fühler (13), vorzugsweise ein NTC-Fühler, worunter hier ein Temperaturfühler mit einem Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizient zu verstehen ist, der ebenfalls auf die Regeleinrichtung (6) geschaltet ist, angeordnet ist, mit dem Wasserschaltereingang Kaltwasser des Wasser schalters mit Venturi-Düse (3) verbunden ist und somit eine Ringzirku lationsleitung geschlossen ist.