DE4438986C2

DE4438986C2 - Arrangement for hot water preparation

Info

Publication number: DE4438986C2
Application number: DE19944438986
Authority: DE
Inventors: Josef Dirscherl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 2000-04-06
Anticipated expiration: 2014-11-01
Also published as: DE4438986A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Brauchwasserbereitung bzw. -erwärmung mit einem Warmwasserboiler (1), der einen von einem Heizkessel (3) gespeisten Wärmetauscher (2) und an seiner unteren Seite einen Kaltwasserzulauf aufweist, mit zusätzlichen, externen Energiequellen wie Sonnenkollektoren (12a, 12b), welche an einen zweiten Wärmetauscher (14) angeschlossen sind, wobei der Wärmetauscher (14a) in einem zweiten Warmwasserboiler (14) vorgesehen ist, bei welcher der zweite Wasserboiler (14) über eine zuschaltbare Pumpeinrichtung (21) an die obere Seite des ersten Warmwasserboilers (1) angeschlossen ist, so daß durch den zweiten Warmwasserboiler (14) erzeugtes erwärmtes Wasser oben in den ersten Warmwasserboiler (1) geleitet wird.The invention relates to an arrangement for hot water preparation or heating with a hot water boiler (1), which has a heat exchanger (2) fed by a boiler (3) and a cold water inlet on its lower side, with additional external energy sources such as solar collectors (12a, 12b), which are connected to a second heat exchanger (14), the heat exchanger (14a) being provided in a second hot water boiler (14), in which the second water boiler (14) via a switchable pump device (21) to the upper side of the first hot water boiler (1) is connected, so that heated water generated by the second hot water boiler (14) is passed to the top of the first hot water boiler (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Brauchwasserbereitung bzw. -Erwärmung.The invention relates to an arrangement for hot water preparation or heating.

In der JP 5-203171 A (Patent Abstracts of Japan M-1517, Nov. 30, 1993 Band 17, Nr. 645) ist eine Anordnung zur Brauchwasser bereitung beschrieben, bei der entweder das Warmwasser ausge nutzt wird, welches durch die Erwärmung der Sonnenkollektoren zur Verfügung steht, oder das Warmwasser, welches über den in einem Kessel angeordneten Boiler zur Verfügung steht. Zu diesem Zweck ist ein Dreiwegeventil auf eine der beiden zugehörigen Leitungen geschaltet.JP 5-203171 A (Patent Abstracts of Japan M-1517, Nov. 30, 1993 Volume 17, No. 645) is an arrangement for industrial water preparation described, in which either the hot water out is used, which is caused by the heating of the solar panels is available, or the hot water, which over the in a boiler arranged boiler is available. To this Purpose is a three-way valve on one of the two associated Lines switched.

Eine Anordnung zur Brauchwasserbereitung weist im allgemeinen einen Warmwasserboiler auf, der mit einem ersten, über einen Heizkessel gespeisten Wärmetauscher und - soweit Energiequellen wie Sonnenkollektoren oder dergleichen vorhanden sind - mit einem unter dem ersten Wärmetauscher befindlichen zweiten Wär metauscher versehen ist. Der zweite Wärmetauscher wird dabei über die von den Energiequellen erwärmte Flüssigkeit aus dem Kollektorkreis gespeist. Bei einer derartigen Anordnung besteht der Nachteil, daß beim Betrieb des zweiten Wärmetauschers im Warmwasserboiler Konvektion entsteht und zum Ergebnis hat, daß das im Warmwasserboiler oben befindliche Warmwasser, das bei spielsweise aufgrund des Betriebs des Heizkessels erzeugt wur de, bei der Beschickung des zweiten Wärmetauschers nach unten zirkuliert, und im oberen Teil des Warmwasserboilers eine ge ringere Wassertemperatur als vor Beginn des Aufheizens des zweiten Wärmetauschers hervorgerufen wird. Durch den Betrieb des zweiten Wärmetauschers erfolgt damit eine Reduzierung der im oberen Teil des Warmwasserboilers befindlichen Temperatur, wobei diese Temperatur durch einen Temperatursensor erfaßt wird und bei Unterschreiten eines definierten Temperaturwertes der Heizkessel in Betrieb gesetzt wird. Durch die Vermischung der Wasserschichten in der vorstehend beschriebenen Weise als Folge einer Konvektion durch die Beschickung des zweiten Wärmetauschers wird damit der Heizkessel zusätzlich häufiger eingeschaltet.An arrangement for domestic water preparation generally shows a hot water boiler that is connected to a first one Boiler-fed heat exchangers and - insofar as energy sources such as solar panels or the like are available - with a second heat located under the first heat exchanger is provided. The second heat exchanger will be there about the liquid heated by the energy sources from the Collector circuit fed. With such an arrangement the disadvantage that in the operation of the second heat exchanger in Hot water boiler convection occurs and has the result that the hot water in the hot water boiler located at the top was generated for example due to the operation of the boiler de, when feeding the second heat exchanger down circulates, and a ge in the upper part of the water heater lower water temperature than before the heating of the second heat exchanger is caused. By operation of the second heat exchanger is thus reduced temperature in the upper part of the water heater, this temperature being detected by a temperature sensor and if the temperature falls below a defined value, the Boiler is put into operation. By mixing the Water layers in the manner described above as a result one convection by loading the second The boiler is thus becoming more common switched on.

Bei nur kurzer Sonneneinstrahlung steht bei Vorhandensein von Sonnenkollektoren oder dergleichen zwar relativ viel erwärmtes Wasser zur Verfügung, welches sich aber im Bereich von Nieder temperatur befindet und die beschriebene Vermischung der Was serschichten im Warmwasserboiler und die damit verbundene häu figere Zuschaltung des Heizkessels zur Folge hat. Eine effekti ve Ausnutzung der durch Sonnenkollektoren oder dergleichen er zeugten Wärmeenergie erfolgt ersichtlich nicht.If there is only a short exposure to the sun, the presence of Solar panels or the like, although relatively much heated Water available, which is in the area of Nieder temperature and the described mixing of what layers in the hot water boiler and the associated skin figured connection of the boiler results. An effekti ve taking advantage of it through solar panels or the like generated thermal energy does not appear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß auch bei nur kur zer Sonneneinstrahlung eine effektive Ausnutzung der erzeugten Energie möglich ist.The invention has for its object an arrangement of type mentioned to improve so that even with only cure zer solar radiation an effective use of the generated Energy is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. This object is achieved by the claim 1 specified features solved.

Weitere Ausgestaltungen der Anordnung ergeben sich aus den Un teransprüchen.Further refinements of the arrangement result from the Un claims.

Die erfindungsgemäße Anordnung beinhaltet zu dem üblichen Warm wasserboiler einen zweiten Warmwasserboiler mit vorzugsweise kleinerem Inhalt, d. h. der zweite Warmwasserboiler ist zusätz lich und extern zum üblichen Warmwasserboiler geschaltet. Der zweite Warmwasserboiler steht in Verbindung mit den Energie quellen wie Sonnenkollektoren und wird durch die über die Son nenkollektoren erhitzte Flüssigkeit beschickt. Beide Warmwas serboiler sind an einen Kaltwasserzulauf angeschlossen und ste hen mit der zum Verbraucher führenden Warmwasserleitung in Ver bindung. Die Seite des zweiten Warmwasserboilers, an der das Brauchwasser höhere Temperatur aufweist, steht wenigstens über einen vorzugsweise eine Pumpe enthaltenden Kreis mit der oberen Seite des ersten Warmwasserboilers in Verbindung, so daß bei auch nur kurzzeitigem Sonnenschein erwärmtes Wasser von oben in den ersten bzw. Hauptwarmwasserboiler geführt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Anordnung erfolgt die Speisung des ersten Warmwasserboilers mit durch den zweiten Warmwasser boiler geliefertem erwärmten Brauchwasser nur dann, wenn das Brauchwasser eine vorbestimmte Mindesttemperatur besitzt.The arrangement according to the invention includes the usual warm water boiler preferably with a second hot water boiler smaller content, d. H. the second hot water boiler is additional Lich and externally connected to the usual hot water boiler. The second hot water boiler is connected to the energy swell like solar panels and is by the over the Son heated collectors are charged with heated liquid. Both warm was serboilers are connected to a cold water inlet and ste with the hot water pipe leading to the consumer in Ver binding. The side of the second water heater on which the Process water has a higher temperature, at least protrudes a circuit preferably containing a pump with the upper one Side of the first hot water boiler in connection, so that at even briefly heated water from above the first or main water heater is led. According to one the preferred embodiment of the arrangement is the supply of the first hot water boiler with through the second hot water heated domestic hot water supplied only if that Domestic water has a predetermined minimum temperature.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung be steht darin, daß durch den zweiten Warmwasserboiler erzeugtes erwärmtes Wasser von oben in den ersten Warmwasserboiler ge führt wird. Soweit erwärmtes Wasser von oben in den Warmwasser boiler geleitet wird, bleibt die obere Warmwasserschicht des ersten Warmwasserboilers auf der vorgegebenen Temperatur oder wird auf eine Temperatur gebracht, bei welcher der Heizkessel nicht gestartet werden muß und es wird ein unnötiges Zuschalten des Heizkessels vermieden.A major advantage of the arrangement according to the invention be is that generated by the second hot water boiler heated water from above into the first hot water boiler leads. So far heated water from above into the hot water the upper hot water layer of the first hot water boiler at the specified temperature or is brought to a temperature at which the boiler does not have to be started and there is an unnecessary connection of the boiler avoided.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Anordnung zur Erläuterung weiterer Merkmale be schrieben.A preferred embodiment of the invention is described below arrangement according to the invention to explain further features be wrote.

Die Figur zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Anordnung zur Brauchwasserbereitung in Verbindung mit Sonnenkollektoren.The figure shows a preferred embodiment of an arrangement for hot water preparation in connection with solar collectors.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist ein erster Warmwasser boiler 1 als Hauptwarmwasserboiler vorgesehen, der einen Wärme tauscher 2 enthält, welcher über einen Heizkessel 3 gespeist wird und die Erwärmung des im Warmwasserboiler 1 befindlichen Brauchwassers hervorruft. Der Wärmetauscher 2 befindet sich vorzugsweise im unteren Bereich des Warmwasserboilers 1.In the inventive arrangement, a first hot water boiler 1 is provided as a main hot water boiler, containing a heat exchanger 2, which is fed by a boiler 3, and causes the heating of the hot water in the hot water boiler. 1 The heat exchanger 2 is preferably located in the lower region of the hot water boiler 1 .

Im oberen Bereich des Warmwasserboilers 1 befindet sich ein Temperatursensor 5 zur Erfassung der Wassertemperatur im Warm wasserboiler 1, wobei die obere und in der Nähe des Temperatur sensors 5 befindliche Wasserschicht gemessen wird. Bei Unter schreiten eines vorgegebenen Temperaturwerts von beispielsweise 40°C wird über eine Steuerung 6a des Heizkessels 3, an welche der Temperatursensor 5 angeschlossen ist, der Heizkessel 3 in Betrieb gesetzt, wie dies an sich bekannt ist. An der Untersei te des Warmwasserboilers 1 befindet sich ein Kaltwasserzulauf 8, an der oberen Seite des Warmwasserboilers 1 eine Leitung 10 zur Abführung des erwärmten Brauchwassers zum Verbraucher.In the upper area of the hot water boiler 1 there is a temperature sensor 5 for detecting the water temperature in the hot water boiler 1 , the upper and near the temperature sensor 5 water layer being measured. If the temperature falls below a predetermined value, for example 40 ° C., the boiler 3 is put into operation via a controller 6 a of the boiler 3 , to which the temperature sensor 5 is connected, as is known per se. At the Untersei te of the hot water boiler 1 there is a cold water inlet 8 , on the upper side of the hot water boiler 1, a line 10 for discharging the heated domestic water to the consumer.

Wie die Zeichnung zeigt, sind verschiedene Kollektormodule 12a, 12b, usw. mit einem zweiten Warmwasserboiler 14 verbunden, des sen Inhalt vorzugsweise erheblich geringer ist als der Inhalt des Warmwasserboilers 1. Mit 15 ist die Vorlaufleitung und mit 16 die Rücklaufleitung zwischen den Kollektormodulen und dem zweiten Warmwasserboiler 14 bezeichnet. Innerhalb des Rücklaufs 16 befindet sich eine Pumpe 17, die den Austausch der Flüssig keit zwischen den Kollektormodulen 12a, 12b, usw. und dem zweiten Warmwasserboiler 14 bewirkt, wobei über einen Tempera tursensor 18 die Temperatur der Sonnenkollektoren festgestellt werden kann und erst bei Überschreiten eines vorgegebenen Wer tes oder bei Überschreiten einer Temperaturdifferenz zwischen 18°C und 24°C die Pumpe 17 durch das Steuergerät 6 eingeschal tet wird, um die Zirkulation zwischen den Sonnenkollektoren 12a, 12b, usw. und dem Warmwasserboiler 14 bzw. dem darin be findlichen Wärmetauscherelement einzuleiten.As the drawing shows, various collector modules 12 a, 12 b, etc. are connected to a second hot water boiler 14 , the content of which is preferably considerably less than the content of the hot water boiler 1 . With 15 the flow line and 16 the return line between the collector modules and the second hot water boiler 14 is designated. Within the return 16 is a pump 17 , which causes the exchange of liquid between the collector modules 12 a, 12 b, etc. and the second hot water boiler 14 , with a temperature sensor 18, the temperature of the solar panels can be determined and only at Exceeding a predetermined value or if a temperature difference between 18 ° C and 24 ° C is exceeded, the pump 17 is switched on by the control unit 6 , to the circulation between the solar panels 12 a, 12 b, etc. and the hot water boiler 14 or initiate be sensitive heat exchanger element.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind die Vorlauf- und Rücklaufleitungen 15, 16 mit einem Wärmetauscher 14a verbunden, der innerhalb des Warmwasserboilers 14 angeordnet ist und somit eine Erwärmung des durch den Warmwasserboiler 14 geführten Brauchwassers hervorruft. Die Temperatursensoren 18 und 24 sind mit der Steuerung 6 verbunden. Auf diese Weise wird nach Ein schaltung der Pumpe 17 auf dem Wärmetauscherprinzip basierend Kaltwasser erhitzt, das von dem Kaltwasserzulauf 8 vorzugsweise von unten in den zweiten Warmwasserboiler 14 eingeführt wird. Das auf diese Weise erwärmte Brauchwasser tritt an der Obersei te des Warmwasserboilers 14 über eine Leitung 20 aus und wird mittels einer Pumpe 21, die sich in der Leitung 20 befindet, über ein Ventil 22, das ebenfalls in der Leitung 20 angeordnet ist, zum Warmwasserboiler 1 geführt. Sobald also durch den Tem peratursensor 18 festgestellt wird, daß der Kreislauf über die Sonnenkollektoren 12a, 12b, usw. und den Warmwasserboiler 14 einzuschalten ist, wird an der Oberseite des Warmwasserboilers 14 über einen weiteren Sensor 24 die Wassertemperatur innerhalb des Boilers 14 erfaßt. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes von beispielsweise 40°C durch den Temperatursensor 24, der mit der Steuerung 6 verbunden ist, schaltet die Steuerung 6 die Pumpe 21 ein, wodurch ein Kreislauf in Betrieb gesetzt wird, der von der Unterseite des Warmwasserboilers 1 bzw. über den Kaltwasserzulauf 8, über den zweiten Warmwasserboiler 14 und die Leitung 20 zu der oberen Seite des Warmwasserboilers 1 führt. Nach Öffnen dieses Kreislaufes bzw. Inbetriebnahme der Pumpe 21 wird damit Kaltwasser vom Kaltwasserzulauf 8 durch den zweiten Warmwasserboiler 14 erwärmt und über die Leitung 20 von oben in den Warmwasserboiler 1, wie dies durch die Leitung 10 in der Zeichnung angedeutet ist. Hat der Temperatursensor die vorgegebene Temperatur von z. B. 40°C erreicht, wird bereits bei kurzer Sonneneinstrahlung über die Leitung 20 weiteres erwärm tes Brauchwasser vom Warmwasserboiler 14 in den Warmwasserboi ler 1 geführt, was zur Folge hat, daß sich die Warmwasser schichten mit einer Temperatur von ca. 40°C im Warmwasserboiler 1 weiter nach unten ausdehnen. Auch im Falle einer kurzen Son neneinstrahlung wird damit das Vorhandensein der Sonnenkollek toren 12a, 12b, usw. oder anderer Energiequellen effektiv aus genutzt. As can be seen from the drawing, the flow and return lines 15 , 16 are connected to a heat exchanger 14 a, which is arranged within the hot water boiler 14 and thus causes heating of the hot water conducted through the hot water boiler 14 . The temperature sensors 18 and 24 are connected to the controller 6 . In this way, after switching on the pump 17 based on the heat exchanger principle, cold water is heated, which is preferably introduced from below into the second hot water boiler 14 from the cold water inlet 8 . The hot water heated in this way emerges at the top of the hot water boiler 14 via a line 20 and is by means of a pump 21 , which is located in line 20 , via a valve 22 , which is also arranged in line 20 , to the hot water boiler 1 led. Once it is thus detected by the Tem perature sensor 18 that the circuit through the solar collectors 12 a, 12 b, etc., and the hot water boiler is to be switched 14, the water heater 14 is detected by a further sensor 24, the water temperature within the boiler 14 at the top . When a predetermined value of, for example, 40 ° C. is exceeded by the temperature sensor 24 , which is connected to the controller 6 , the controller 6 switches on the pump 21 , as a result of which a circuit is started up, which runs from the bottom of the hot water boiler 1 or above the cold water inlet 8 , via the second hot water boiler 14 and the line 20 leads to the upper side of the hot water boiler 1 . After opening this circuit or starting up the pump 21 , cold water from the cold water inlet 8 is thus heated by the second hot water boiler 14 and via line 20 from above into the hot water boiler 1 , as indicated by line 10 in the drawing. Has the temperature sensor the predetermined temperature of z. B. 40 ° C, is already in short solar radiation through the line 20 further warm tes hot water from the hot water boiler 14 in the Warmwasserboi ler 1 , which has the consequence that the hot water layers with a temperature of about 40 ° C in Extend hot water boiler 1 further down. Even in the event of a short sun exposure, the presence of the solar panels 12 a, 12 b, etc. or other energy sources is effectively used.

Das in dem Kreislauf zwischen dem Warmwasserboiler 14 und dem Warmwasserboiler 1 befindliche Ventil 22 ist vorzugsweise ein durch Schwerkraft betätigtes Ventil, das dann die Leitung 20 schließt, wenn über die Leitung 10 zum Verbraucher Warmwasser geführt wird und/oder wenn die aus der Leitung 20 z. B. zum Ver braucher geleitete Wassermenge eine Geschwindigkeit überschrei tet, die höher ist als die Pumpgeschwindigkeit der Pumpe 21.The valve 22 located in the circuit between the hot water boiler 14 and the hot water boiler 1 is preferably a valve actuated by gravity, which then closes the line 20 when hot water is conducted via the line 10 to the consumer and / or when the water from the line 20 z . B. to the consumer conducted amount of water exceeds a speed that is higher than the pumping speed of the pump 21st

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind vorzugsweise sämtliche Temperatursensoren und Pumpen mit dem Steuergerät 6 verbunden, um die gesamte Anordnung in der vorstehend beschriebenen Art und Weise betreiben zu können.As can be seen from the drawing, all the temperature sensors and pumps are preferably connected to the control unit 6 in order to be able to operate the entire arrangement in the manner described above.

Aus vorstehender Beschreibung ist ersichtlich, daß auch bereits bei kurzer Sonneneinstrahlung und Erfassung einer entsprechen den Temperatur durch den Temperatursensor 18 oder der Tempera turdifferenz zwischen den Sensoren 18 und 24 der Kreislauf vom Warmwasserboiler 14 über die Kollektoren 12a, 12b, usw. in Be trieb gesetzt wird, und der die Leitung 20 beinhaltende Kreis lauf zwischen dem Warmwasserboiler 1 und dem Warmwasserboiler 14 in Betrieb gesetzt wird, sobald der Temperatursensor 24 eine angemessene Brauchwassertemperatur im Warmwasserboiler 14 fest stellt. Bei länger andauernder Sonneneinstrahlung bleibt der Kreis zwischen Warmwasserboiler 1, Warmwasserboiler 14 und Lei tung 22 in Betrieb, infolgedessen der Warmwasserboiler 1 über eine lange Zeit ständig mit erwärmtem Brauchwasser von oben her eingespeist wird, infolgedessen der Temperatursensor 6 eine Temperatur erfaßt, die den Heizkessel 3 im Aus-Betrieb stehen läßt.From the above description it can be seen that even with short solar radiation and detection of a corresponding temperature by the temperature sensor 18 or the temperature difference between the sensors 18 and 24 of the circuit from the hot water boiler 14 via the collectors 12 a, 12 b, etc. in Be drive is set, and the line 20 containing circuit between the hot water boiler 1 and the hot water boiler 14 is put into operation as soon as the temperature sensor 24 determines an appropriate hot water temperature in the hot water boiler 14 . With prolonged exposure to the sun, the circuit between the hot water boiler 1 , the hot water boiler 14 and the line 22 remains in operation, as a result of which the hot water boiler 1 is continuously fed with heated service water from above for a long time, as a result of which the temperature sensor 6 detects a temperature that the boiler 3 in the off mode.

Claims

1. Arrangement for hot water preparation or heating,
with a hot water boiler (1) having one of a boiler (3) fed heat exchanger (2) and at its lower side a cold water inlet,
with additional, preferably external energy sources such as solar collectors ( 12 a, 12 b), which are connected to a second heat exchanger ( 14 a),
wherein the second heat exchanger ( 14 a) is provided in a second hot water boiler ( 14 ),
in which the second hot water boiler ( 14 ) is connected via a switchable pump device ( 21 ) to the upper side of the first hot water boiler ( 1 ), so that heated water generated by the second hot water boiler ( 14 ) at the top in the first hot water boiler ( 1 ) is directed.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the second hot water boiler ( 14 ) has a Temperatursen sor ( 24 ) which causes the switching on of the pumping device ( 21 ) when a predetermined water temperature in the second hot water boiler ( 14 ) is reached.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that a valve ( 22 ) is provided between the first hot water boiler ( 1 ) and the two th hot water boiler ( 14 ).

4. Arrangement according to at least one of the preceding and workman surface, characterized in that an indefinite temperature difference or the water temperature of the solar collectors ( 12 a, 12 b, etc.) detecting temperature sensor ( 18 ) is provided, which is a circuit between the solar collectors ( 12 a, 12 b, etc.) and the heat exchanger ( 14 a) of the second hot water boiler ( 14 ) controls the pump ( 17 ).