DE4327161C2 - Process for reducing energy losses in water heating systems for space heating with domestic water heating - Google Patents
Process for reducing energy losses in water heating systems for space heating with domestic water heatingInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herabsetzen von Energieverlusten bei der Brauchwassererwärmung mit Heizkessel als Energiequelle und findet bei Wasser heizungsanlagen für die Raumheizung mit Brauchwasseraufbereitung auf Gas-, Heizöl-, Fest stoff- oder Elektroenergiebasis Anwendung.The invention relates to a method for reducing energy losses in the Hot water heating with a boiler as an energy source and takes place with water heating systems for space heating with process water treatment on gas, heating oil, solid substance or electrical energy application.
Die modernen Wasserheizungsanlagen zur Raumheizung sind aus ökonomischen Gründen mit Brauchwassererwärmungseinrichtungen gekoppelt. Die Wassererwärmer sind in bekann ter Weise Behälter oder Rohrleitungsanordnungen, in denen dem Brauchwasser Wärmeenergie für die Erwärmung bis zu einer Temperatur von etwa 90 Grad Celsius durch mittelbare und/oder unmittelbare Beheizung zugeführt wird. Dabei kommt verfahrensgemäß entweder die Brauchwasserspeicherung oder das Durchflußsystem, bei dem für die Erwär mung des Brauchwassers Heizwasser in einem Behälter mit Wärmeaustauscher gespeichert wird, zum Einsatz.The modern water heating systems for space heating are for economic reasons coupled with domestic water heating devices. The water heaters are known ter way containers or piping arrangements in which the domestic water Heat energy for heating up to a temperature of around 90 degrees Celsius indirect and / or direct heating is supplied. Here comes according to the procedure either the hot water storage or the flow system in which for the heating The domestic hot water is stored in a container with a heat exchanger is used.
Die Anlagen beider Brauchwassererwärmungsverfahren sind in ihren konstruktiven Ausführungen mit physikalischen und hygienischen Problemen konfrontiert.The systems of both process water heating processes are constructive Versions faced with physical and hygienic problems.
Bekanntlich führt der im Wasser gelöste Sauerstoff zu unerwünschten Korrosionserschei nungen, denen durch Einsatz von Edelstählen und Oberflächenbeschichtungen aus Emaille, Glas oder Keramik sowie mit anderen technischen Hilfsmitteln wie Opferanoden entgegen gewirkt wird. Die im Wasser gelösten Mineralien haben zudem noch Kesselsteinabsetzungen an den Gefäßwanden zur Folge. Desweiteren erfordert das zunehmende Gesundheitsbewußt sein der Bevölkerung Maßnahmen zur Sicherung hygienisch sauberer Brauchwasserqualität. Dahingehend ist das Auftreten von Legionellen im erwärmten Brauchwasser auszuschließen. Allgemein ist bekannt, daß die Legionellen bei Wassertemperaturen zwischen 32 Grad Celsius und 42 Grad Celsius insbesondere in den Temperaturschichten der Speicherwasser erwärmer ideale Brutbedingungen vorfinden.As is known, the oxygen dissolved in the water leads to undesirable corrosion which are made possible by the use of stainless steels and surface coatings made of enamel, Glass or ceramic as well as with other technical aids such as sacrificial anodes is knitted. The minerals dissolved in the water also have scale deposits on the vessel walls. Furthermore, this requires increasing health awareness be measures for the population to ensure hygienically clean service water quality. In this respect, the occurrence of Legionella in the heated service water can be excluded. It is generally known that the Legionella at water temperatures between 32 degrees Celsius and 42 degrees Celsius especially in the temperature layers of the storage water warmer find ideal breeding conditions.
Bei Durchlauferhitzern sind die Gefahren zur Bildung von Legionellen oder anderen Krank heitserregern nicht gegeben, da bei jeder Brauchwasserentnahme das in der Aufheizwendel des Wärmetauschers befindliche Wasser komplett ausgetauscht wird. Der Nachteil des Durchlaufwarmwasserbereiters liegt jedoch in seinem hohen Anschlußwert von 18 bis 24 kW begründet. With instantaneous water heaters, the dangers of forming Legionella or other illnesses pathogens not given, because with each tap of hot water this is in the heating coil water in the heat exchanger is completely replaced. The disadvantage of Pass-through water heater, however, lies in its high connected load of 18 to 24 kW justified.
Aus der Literatur sind deshalb Verfahren und Anordnungen zur Durchführung der Verfahren bekannt geworden, die die Nachteile beider Brauchwassererwärmungssysteme durch die Kombination von Wasserdurchlauf und Wasserspeicherung minimieren.Methods and arrangements for carrying out the methods are therefore from the literature become known, which the disadvantages of both domestic water heating systems by the Minimize the combination of water flow and water storage.
Bei den technischen Lösungen gemäß DE-AS 12 54 846 und CH 3 71 878 ist der mit dem Heizkessel direkt verbundene Durchlaufspeicher für Brauchwassererwärmung beschrieben. Bei Wärmeanforderung wird über einen Temperatursensor im Durchlaufspeicher das Heizwasser im Heizkessel nachgeheizt und mittels Pumpe bis zum Erreichen einer vorbestimmten Temperatur im Umlauf in den Durchlaufspeicher gefördert.In the technical solutions according to DE-AS 12 54 846 and CH 3 71 878 is the one with Boiler directly connected flow heater for domestic water heating described. When heat is requested, this is done via a temperature sensor in the flow memory Heating water is reheated in the boiler and by means of a pump until one is reached predetermined temperature in circulation in the flow memory.
Der Brauchwasserdurchlaufspeicher nach DE 29 11 880 A1 besitzt einen Speicherbehälter für das Energiemedium Heizwasser, dem die Wärmeenergie mittels Einspeise-Wärmetau scher zugeführt wird. Das Brauchwasser, welches direkt vom Wasserleitungsnetz über einen zweiten Wärmetauscher zur Zapfstelle fließt, wird vom Energieträgermedium Heizwasser im Speicherbehälter erwärmt.The process water storage tank according to DE 29 11 880 A1 has a storage tank for the energy medium heating water, to which the thermal energy by means of feed heat thaw shear is fed. The domestic water, which is directly from the water supply network via a the second heat exchanger flows to the tap, the heating medium in the energy source Storage tank warmed up.
Aus der DE 39 17 068 A1 ist es bei einem indirekt mit einem Heizkessel verbundenen Brauchwasserspeicher bekannt, bei Wärmeanforderung über einem Temperatursensor im Brauchwasserspeicher den Heizkreislauf abzusperren und das im Heizkessel erhitzte Wasser über einen Wärmetauscher bis zum Erreichen einer vorbestimmten Temperatur zu führen und den Speicherinhalt über einen Sekundärkreis in einem einmaligen Umlauf mittels einer Ladepumpe aufzuheizen.From DE 39 17 068 A1 it is indirectly connected to a boiler Domestic hot water tank known, when heat is requested via a temperature sensor in the Domestic water storage to shut off the heating circuit and the water heated in the boiler to lead via a heat exchanger to a predetermined temperature and the memory content via a secondary circuit in a single circulation by means of a Heat the charge pump.
In der DE 40 28 490 A1 wird ein Kombi-Wasserheizer für Raumbeheizung mit Durchlauf speicher als Brauchwassererwärmer beschrieben. Bei diesem ist im Heizkessel der Primär wärmetauscher für die Raumheizung angeordnet, an dem parallel die Zu- und Ableitung des separat ausgeführten Durchlaufspeichers für die Brauchwassererwärmung angeschlossen ist. Durch diesen kleinvolumigen Durchlaufspeicher fließt das Heizwasser aus dem Heizkessel stetig und liefert einem Sekundärwärmetauscher zur Erwärmung des Brauchwassers die notwendige Wärmeenergie. Das Brauchwasser selbst wird direkt aus dem Wasserleitungsnetz durch die Rohrleitungswendel des Sekundärwärmetauschers zum Erwärmen geleitet. Sinkt die Brauchwassertemperatur im Durchlaufspeicher, wird der Heizkessel zum Nachheizen in Betrieb gesetzt. Das erhitzte Heizwasser fließt dabei durch ständiges Umpumpen vom Heizkessel in die Rohrleitungswendel des Sekundärwärmetauschers, die sich im unteren Bereich des Durchlaufspeicherbehälters befindet. Ist die gewünschte Speichertemperatur erreicht, die zum Aufheizen des Brauchwassers benötigt wird, bleibt der Heizkessel aufgeheizt stehen. DE 40 28 490 A1 describes a combination water heater for space heating with a flow storage tank is described as a hot water heater. This is the primary in the boiler Heat exchanger arranged for space heating, on which the supply and discharge of the separately executed flow storage tank for domestic water heating is connected. The heating water flows out of the boiler through this small volume flow tank steadily and provides a secondary heat exchanger for heating the domestic water necessary thermal energy. The process water itself comes directly from the water supply network passed through the pipe coil of the secondary heat exchanger for heating. Sinks the hot water temperature in the flow tank, the boiler is used for reheating Operation set. The heated heating water flows through constant pumping from Boiler in the pipe coil of the secondary heat exchanger, which is in the lower Area of the flow storage tank. Is the desired storage temperature reached, which is required to heat the domestic water, the boiler remains stand heated up.
Im Sommer, wenn die Raumheizungsanlage keine Wärmeenergie benötigt, ist die gesamte Wärmeenergie, die sich noch im Heizwasser des Heizkessels befindet, in ihrer Wirkung verloren. In der Regel ist ein Heizkessel mit einem Anschlußwert von 18 kW mit 70 Liter Heizwasser gefüllt. Wenn sich diese Heizwassermenge ohne Raumheizungsbetrieb bis auf Raumtemperatur abkühlt, bedeutet das bei jedem Aufheizen ein Energieverlust von 4,5 kWh.In summer, when the space heating system does not need thermal energy, the whole is The effect of thermal energy that is still in the heating water of the boiler lost. As a rule, there is a boiler with a connected load of 18 kW with 70 liters Heating water filled. If this amount of heating water is up to without room heating operation Cooling room temperature, this means an energy loss of 4.5 kWh each time it is heated.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in einem Verfahren, das die Energieverluste bei Brauchwassererwärmern mit Heizkessel als Energiequelle senkt.The object of the invention is therefore in a method that the energy losses Domestic hot water with a boiler as an energy source.
Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei den Wasserheizungsanlagen für Raumheizung mit Brauchwassererwärmung, bei denen der Heizkessel als Energiequelle über den Heizwasserkreislauf mit dem Durchlaufspeicher für Brauchwassererwärmung direkt verbunden ist, nur auf Wärmeanforderung eines Temperatursensors im Behälter des Durchlaufspeichers zur Erwärmung des Brauchwassers das im Heizkessel auf das vorbestimmte Temperaturniveau bei gesperrtem Heizwasserzulauf vom Heizkessel zum Durchlaufspeicher nachgeheizt und daß nach Erreichen der vorgegebenen Heizwassertemperatur das gesamte Heizwasser aus dem Heizkessel mittels einer Ladepumpe turbulenzfrei gegen das sich im Durchlaufspeicher befindliche, abgekühlte Heizwasser ausgetauscht wird. Die turbulenzfreie Heizwassereinschichtung erfolgt mittels eines Zyklons am Ende des Einfüllstutzens im oberen Bereich des Behälters des Durchlaufspeichers. Dadurch wird verfahrensgemäß eine Strömungsberuhigung erzielt. Nach der Heizwassereinschichtung wird der Heizwasserzulauf zum Durchlaufspeicher gesperrt. Das gespeicherte Heizwasser im Behälter des Durchlauf speichers heizt das aus dem Wasserleitungsnetz von unten nach oben durch einen Wärmetauscher fließende Brauchwasser auf, welches dann dem Zapfbetrieb zur Verfügung steht.According to the invention the object is achieved in that in the water heating systems for Space heating with hot water heating, where the boiler is used as an energy source the heating water circuit with the flow storage for domestic water heating directly is connected, only on heat request from a temperature sensor in the container of Flow storage for heating the domestic water in the boiler on the predetermined temperature level when the heating water supply is blocked from the boiler to the flow tank reheated and that after reaching the predetermined heating water temperature the entire Heating water from the boiler using a charging pump without turbulence against which in the Cooled heating water located in the flow tank is replaced. The turbulence-free Heating water is stratified using a cyclone at the end of the filler neck in the upper area of the tank of the flow memory. According to the method, this becomes a Flow calming achieved. After the heating water is stratified, the heating water supply becomes locked to the flow memory. The stored heating water in the tank of the run storage heats the domestic water flowing from the water supply network from bottom to top through a heat exchanger on, which is then available for tap operation.
Erfindungsgemäß wird bei geeignetem Temperaturniveau und abgedecktem Brauchwas serbedarf das im Behälter des Durchlaufspeichers befindliche Heizungswasser zum Vorwär men des Heizkesselwassers zurückgepumpt, um den Wirkungsgrad bei dem Raumheizungs betrieb insbesondere in den Wintermonaten zu erhöhen.According to the invention, at a suitable temperature level and covered service water the heating water in the tank of the flow storage tank for preheating men of the boiler water pumped back to the efficiency of space heating increase operation especially in the winter months.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Bei der Heizungsanlage mit integrierter Brauchwassererwärmung, welche in der Zeichnung gemäß Fig. 1 dargestellt ist, ist der Heizungskessel 1 über das Heizwasserkreislaufsystem 2 und der Ladepumpe 3 mit dem Behälter 4 des Durchlaufspeichers 5 verkoppelt. Im oberen Bereich des Behälters 4 des Durchlaufspeichers 5 ist der Einfüllstutzen mit Zyklon 6 zur Strömungsberuhigung des Heizwassers angeordnet. The method according to the invention is to be explained in more detail in an exemplary embodiment. In the heating system with integrated hot water heating, which is shown in the drawing according to FIG. 1, the heating boiler 1 is coupled via the heating water circulation system 2 and the charging pump 3 to the container 4 of the flow storage tank 5 . The filler neck with cyclone 6 for calming the flow of the heating water is arranged in the upper region of the container 4 of the continuous storage 5 .
Unterhalb des Zyklons 6 befindet sich die Aufheizrohrwendel 7 als Wärme austauscher zur Wärmeenergieübertragung vom Heizwasser an das zu er wärmende Brauchwasser. Das Brauchwasser fließt vom Wasserleitungsnetz durch die Aufheizrohrwendel 7 zur Zapfstelle im Brauchwasserkreislauf I. Der Behälter 4 des Durchlaufspeichers 5 ist von der wärmeisolierenden Thermohülle 11 umgeben.Below the cyclone 6 is the heating tube coil 7 as a heat exchanger for heat energy transfer from the heating water to the domestic water to be heated. The process water flows from the water supply network through the heating pipe coil 7 to the tap in the process water circuit I. The container 4 of the continuous storage 5 is surrounded by the heat-insulating thermal envelope 11 .
Parallel zum Heizwasserkreislauf für die Brauchwassererwärmung ist der Heizwasserkreislauf II für die Raumheizung mit der Umwälzpumpe 12 an den Heizkessel 1 angeschlossen.Parallel to the heating water circuit for domestic water heating, the heating water circuit II for space heating is connected to the boiler 1 with the circulation pump 12 .
Verfahrensgemäß wird bei gesperrter Ladepumpe 3 das Heizwasser im Heiz kessel 1 im Temperaturbereich 50 Grad Celsius bis 80 Grad Celsius aufge heizt. Nach Erreichen der vorprogrammierten Heizwassertemperatur wird das Heizwasser mittels Ladepumpe 3 über den Heizwasserkreislaufsystem 2 turbulenzfrei in den Behälter 4 des Durchlaufspeichers 5 gepumpt. Die turbulenzfreie Schichtung des Heizwassers im Behälter 4 des Durchlauf speichers 5 wird im oberen Bereich des Behälters 4 durch den Zyklon 6 am Ende des Heizwassereinfüllstutzens und dem Leitblechring 8 an der Innen wand des Behälters 4 des Durchlaufspeichers 5 erzielt.According to the method, the heating water in the boiler 1 is heated up in the temperature range 50 degrees Celsius to 80 degrees Celsius when the charge pump 3 is blocked. After the pre-programmed heating water temperature has been reached, the heating water is pumped into the tank 4 of the flow-through tank 5 without turbulence by means of the charging pump 3 via the heating water circulation system 2 . The turbulence-free layering of the heating water in the container 4 of the flow memory 5 is in the upper region of the container 4 through the cyclone 6 at the end of the Heizwassereinfüllstutzens and the Leitblechring 8 on the inner wall of the container 4 made of the pass memory. 5
Mit Hilfe des Temperatursensors 10 erfolgt die optimale Abstimmung der nachzuladenden Heizwassermenge vom Heizkessel 1 in den Behälter 4 des Durchlaufspeichers 5. Ist der Behälter 4 des Durchlaufspeichers 5 mit Heizwasser aus dem Heizkessel 1 gefüllt, wird der Umpumpvorgang durch Sperren der Ladepumpe 3 beendet. Das zu erwärmende Brauchwasser fließt während des Zapfbetriebes aus dem Wasserleitungsnetz in den unteren Be reich der Aufheizrohrwendel 7 und erwärmt sich beim Durchströmen der Aufheizrohrwendel 7 durch Wärmeenergieübertragung aus dem Heizwasser. Das erwärmte Brauchwasser tritt aus der oberen Schleife der Aufheizrohr wendel 7 heraus und fließt weiter zur Zapfstelle während des Zapfbe triebes.The temperature sensor 10 is used to optimally match the amount of heating water to be recharged from the boiler 1 into the container 4 of the flow-through store 5 . If the container 4 of the flow storage 5 is filled with heating water from the boiler 1 , the pumping process is ended by blocking the charging pump 3 . The hot water to be heated flows during the tap operation from the water supply network in the lower loading area of the heating tube coil 7 and heats up when flowing through the heating tube coil 7 by heat energy transfer from the heating water. The heated service water comes out of the upper loop of the heating pipe coil 7 and continues to flow to the tap during the tap operation.
Die gewollte Energieeinsparung wird dadurch erreicht, daß erfindungs gemäß die Aufheizung des Wassers im Durchlaufspeicher 5 nicht wie her kömmlich im stetigen Umlauf des Wärmeenergieträgersmedium Heizwasser er folgt, sondern durch zeitlich begrenztes Überpumpen des aufgeheizten Heizwassers aus dem Heizkessel 1. The desired energy saving is achieved in that, according to the heating of the water in the flow storage 5, according to the invention, not as conventionally in the continuous circulation of the heat energy medium heating water, it follows, but by temporarily pumping over the heated heating water from the boiler 1 .
Mit Hilfe des Temperatursensors 10 wird der Heizwasserinhalt des Behälters 4 des Durchlaufspeichers 5 auf den Wasserinhalt des Heizkessels 1 abgestimmt, so daß die gesamte erhitzte Wassermenge des Heizkessels 1 zur Brauchwasser erwärmung genutzt wird. Die Energieeinsparung beträgt gegenüber den bisher bekannten Verfahren zur Erwärmung des Brauchwassers etwa 60 Prozent und zum Betrieb der Ladepumpe 3 etwa 90 Prozent.With the help of the temperature sensor 10 , the heating water content of the container 4 of the flow memory 5 is matched to the water content of the boiler 1 , so that the entire amount of water heated by the boiler 1 is used for heating domestic water. The energy saving compared to the previously known methods for heating the domestic water is about 60 percent and for operating the charge pump 3 about 90 percent.
Ein weiterer Vorteil wird durch den wesentlich geringeren Installationsauf wand begründet. Die Sicherheitsgruppe entfällt und somit auch die Tropf wasserverluste, die etwa 3 Prozent des Wasserbedarfs umfassen.Another advantage is the much lower installation cost wall justified. The security group is eliminated and thus the drip water losses, which comprise about 3 percent of the water requirement.
Während des Winterbetriebes besteht die Möglichkeit, bei geeignetem Tempe raturniveau des gespeicherten Heizwassers im Behälter 4 des Durchlauf speichers 5 das Heizwasser zum Vorwärmen des Heizwassers im Heizkessel 1 der Heizanlage zurückpumpen.During winter operation, there is the possibility to pump back the heating water for preheating the heating water in the boiler 1 of the heating system at a suitable temperature level of the stored heating water in the container 4 of the continuous storage 5 .
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Legal Events
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| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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Free format text: KOEHLER, PETER, 18337 MARLOW, DE |
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| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
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