DE9101643U1 - Einrichtung an Wasserheizeinrichtungen zur Versorgung von Brauchwasserzapfstellen - Google Patents

Description

i1 -, Feb. 1991

Joh. Vaillant GmbH u. Co. GM 905

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung an Wasserheizeinrichtungen zur Versorgung von Brauchwasserzapfstellen, bei der zur Erwärmung des Brauchwassers ein von einer Wärmequelle beheizter, vom Brauchwasser durchströmter Wärmetauscher vorgesehen ist.

Bei solchen Geräten, insbesondere wenn der zur Erwärmung des Brauchwassers vorgesehene Wärmetauscher mit den übrigen Bauteilen der Einrichtung auch zur Erwärmung von Heizwasser vorgesehen ist und durch einen Primärwärmetauscher, der meist von einem Brenner beaufschlagt ist, aber auch durch eine Übernahmestation eines Fernwärmenetzes gebildet sein kann, in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht ist, ergeben sich im Winterbetrieb, bei dem Heizungsvorlauftemperaturen bis zu 90 ⁰C auftreten können, Probleme, wenn nach einer längeren Zeit des Heizbetriebes Brauchwasser gezapft werden soll. In einem solchen Falle gelangt entsprechend

heißes Brauchwasser zur Zapfstelle, das zu Verbrühungen führen kann. Es ist bei den bekannten Lösungen daher stets erforderlich, kaltes Wasser an der Zapfstelle zuzumischen. Dieses Problem kann aber auch bei reinen Brauchwasser-Heizgeräten auftreten, wenn zwischen den einzelnen Zapfungen des Brauchwassers nur kurze Zeit vergeht.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei der sichergestellt ist, daß beim Zapfen von Brauchwasser dieses keine extrem hohe Temperatur aufweist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Auslaß des Wärmetauschers von einer mit einer Kältequelle in Verbindung stehenden Zumischeinrichtung überbrückt ist.

Durch diese Maßnahmen ist die Möglichkeit gegeben, das Brauchwasser stets abzukühlen, wodurch eine zu hohe Temperatur des Brauchwassers sicher verhindert wird.

Dabei kann weiter vorgesehen sein, daß die Zumischeinrichtung ein Dreiwegeventil aufweist, das mit seinem einen Anschluß mit einem Kaltwasseranschluß des Brauchwasserkreises und dessen beide anderen Anschlüsse mit dem Brauchwasser-Wärmetauscher und einer Zapfstelle verbunden sind.

Auf diese Weise ergibt sich eine sehr einfache Ausbildung einer Zumischeinrichtung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann weiter vorgesehen sein, daß das Dreiwegeventil in Abhängigkeit von einem die Temperatur des Brauchwassers erfassenden Fühler gesteuert ist, der vorzugsweise im Ausgang des Wärmetauschers angeordnet ist.

Dies ermöglicht die Zumischung des Kaltwassers je nach den gegebenen Verhältnissen beziehungsweise der Temperatur des Brauchwassers zu regeln, wobei durch die Anordnung des Temperaturfühlers im Ausgang des Brauchwasser-Wärmetauschers die Möglichkeit gegeben ist, das Dreiwegeventil bereits vor Zapfbeginn in eine der Temperatur des Brauchwassers im Ausgang des Brauchwasser-Wärmetauschers entsprechende Stellung zu bringen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann bei einer Einrichtung an Wasserheizern zur Versorgung von Zentralheizungsanlagen und Brauchwasserzapfstellen, bei denen zur Erwärmung des Brauchwassers ein in der Vorlaufleitung der Zentralheizungsanlage eingeschalteter Wärmetauscher vorgesehen ist, weiter vorgesehen sein, daß dem Auslaß des Wärmetauschers als Kältequelle ein hohe Abstrahlungsverluste aufweisender Pufferspeicher nachgeschaltet ist.

Bei dieser Lösung ergibt sich der Vorteil eines sehr einfachen Aufbaues, wobei aber gleichzeitig sichergestellt ist, daß bei langen Zapfpausen, in denen sich das Brauchwasser im Wärmetauscher entsprechend hoch aufheizt, entsprechend weit abgekühltes Wasser aus dem Pufferspeicher zugemischt wird, wogegen bei kurzen Zapf-

pausen, in denen es daher zu keiner nennenswerten Aufheizung kommen kann, nur entsprechend wenig abgekühltes Wasser zugemischt wird.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der Ein- und Auslaß des Pufferspeichers gegeneinander versetzt angeordnet und/oder im Inneren des Pufferspeichers die Strömung des Brauchwassers mehrfach umlenkende Einbauten angeordnet sind.

Auf diese Weise ist eine Durchmischung des frisch zuströmenden erhitzten Brauchwassers mit dem im Pufferspeicher befindlichen, bereits abgekühlten Wasser sichergestellt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Pufferspeicher durch eine Membrane geteilt ist, deren eine Kammer mit dem Auslaß des Wärmetauschers und deren andere Kammer über eine mit in einer vom Auslaß des Wärmetauschers zu der Zapfstelle führenden Leitung mit dieser verbunden ist, wobei die Einmündung gegebenenfalls durch eine Venturidüse gebildet ist, deren Sauganschluß mit der Kammer des Pufferspeichers verbunden ist.

Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, daß das in der einen Kammer des Pufferspeichers befindliche abgekühlte Wasser durch das in die andere Kammer des Pufferspeichers beim Zapfen aufgrund der durch die Venturidüse bedingten Verengung des direkten Strömungsweges vom Wärmetauscher zur Zapfstelle eindringenden erhitzten Brauchwassers verdrängt und gleichzeitig durch die Saugwirkung der Venturidüse in die zur Zapfstelle führende Leitung eingesaugt

wird. Dies führt zu einer raschen und innigen Vermischung der so entstehenden Strömungen und damit zu einer entsprechenden Verminderung der Temperatur des zu der Zapfstelle gelangenden Brauchwassers, insbesondere zu Zapfbeginn. Dies ist nicht nur bei Kombinationsgeräten zur Erwärmung von Heizwasser und Brauchwasser von Bedeutung, sondern auch bei reinen Brauchwassergeräten, bei denen auf diese Weise die Temperaturspitzen zu Zapfbeginn nach kurzen Zapfpausen abgebaut werden können.

Dabei wird aber eine Verminderung der Temperatur des Brauchwassers nach einer gewissen Zapfzeit vermieden, da nach einer entsprechenden Zapfdauer der Vorrat an kühlem Wasser im Pufferspeicher erschöpft ist. Die Auffüllung der mit der zu der Zapfstelle führenden Leitung verbundene Kammer des Pufferspeichers erfolgt praktisch unmittelbar nach dem Ende des Zapfens, wobei es zu einem Druckausgleich zwischen den beiden Kammern des Pufferspeichers und damit zu einer Neutralstellung der Membrane kommt.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 schematisch einen Brauchwasserheizer mit einer Kaltwasser zumischung ,

Figur 2 schematisch einen Durchlauferhitzer mit Pufferspeicher,

Figur 3 schematisch ein Gerät zur Heizwasser- und Brauchwasserbereitung mit Pufferspeicher im Brauchwasserkreis,

Figur 4 eine weitere Ausführungsform eines Gerätes zur Heizwasser- und Brauchwasserbereitung mit Pufferspeicher im Brauchwasserkreis,

Figur 5 schematisch ein Gerät zur Heizwasser- und Brauchwasserbereitung mit Kaltwasserzumischung im Brauchwasserkreis und

Figur 6 schematisch ein Gerät zur Heizwasser- und Brauchwasserbereitung mit direkt beheiztem Brauchwasser-Wärmetauscher und Pufferspeicher im Brauchwasserkreis.

Bei der Ausführungsform nach der Figur 1 ist ein Wärmetauscher 5 eines Durchlaufwasserheizers, der von einem Brenner 2 beaufschlagt ist, von Brauchwasser durchströmt. Dabei kann der Brenner 2 auch durch einen von einem Heizmedium durchströmten Wärmetauscher ersetzt sein.

Der Wärmetauscher 5 ist vom Brauchwasser durchflossen, das beim Zapfen an der Zapfstelle 8 von der Kaltwasserquelle 7 zum Wärmetauscher und von dort zur Zapfstelle 8 strömt.

In der von der Kaltwasserquelle 7 zum Wärmetauscher 5 führenden Leitung 9 ist eine Abzweigung 30 vorgesehen, die zu einem Dreiwegeventil 10 führt, das in der zur Zapfstelle 8 führenden Leitung 11 angeordnet ist. Dabei dient das zugemischte Kaltwasser als

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Kältequelle. An die Abzweigung 30 ist eine den Wärmetauscher 5 überbrückende Zumischleitung 36 angeschlossen.

Am Ausgang 31 des Wärmetauschers 5 ist ein Temperaturfühler 12 angeordnet, der mit einer Steuerung 13 verbunden ist, der einen Antrieb 14 des Dreiwegeventils 10 steuert. Dabei wird die den Wärmetauscher überbrückende Verbindung 36 zwischen der Leitung 9 zur Zapfstelle 9 um so weiter geöffnet, desto höher die Temperatur des Wassers im Wärmetauscher 5 ist. Damit wird sichergestellt, daß bei Zapfbeginn an der Zapfstelle 8, insbesondere nach kurzen Zapfpausen, um so mehr Kaltwasser dem erhitzten Brauchwasser zugeführt wird, desto höher die Temperatur des Brauchwassers ist.

Die Ausführungsform nach der Figur 2 unterscheidet sich von jener nach der Figur 1 dadurch, daß als Kältequelle statt der Kaltwasser-Zumischungsleitung 36 ein Pufferspeicher 15 vorgesehen ist, wobei auf eine direkte Einspeisung von Kaltwasser in das erhitzte Brauchwasser verzichtet wird. Als Wärmequelle dient eine oder mehrere elektrische Heizwiderstände.

Dieser Pufferspeicher 15 weist hohe Abstrahlungsverluste auf, so daß sich das in diesem befindliche Wasser relativ rasch abkühlt.

Seine Ein- und Auslässe 16, 17 sind gegeneinander versetzt angeordnet, so daß es beim Durchströmen dieses Pufferspeichers 15 zu entsprechenden Verwirbelungen kommt. Diese werden noch durch Einbauten 18, die zur mehrfachen Umlenkung der Strömung führen, verstärkt.

Die nach dem Ende des Zapfens im Pufferspeicher 15 verbleibende Brauchwassermenge kühlt relativ rasch ab. Wird nun nach längerer Zeit wieder gezapft, so strömt das während der Zapfpause im Wärmetauscher 5 nacherhitzte Wasser in den Pufferspeicher 15 und vermischt sich dort mit dem dort befindlichen, die vorgesehene Temperatur oder eine gegenüber dieser etwas geringere Temperatur aufweisenden Wasser, wodurch es zu einer entsprechenden Absenkung der gegebenenfalls zu hohen Temperatur des sonst aus der Zapfstelle 8 fließenden Wassers kommt.

In weiterer Folge strömt dann Wasser nach, dessen Temperatur den stationären Betriebsbedingungen des Wärmetauschers 5, der bei der Ausführungsform nach der Figur 2 durch einen elektrischen Heizkörper 2' erhitzt wird, entspricht und daher keine überhöhte Temperatur aufweist, wie dies nach kurzen Zapfpausen zu Zapfbeginn der Fall ist.

Bei der Ausführungsform nach der Figur 3, bei dem es sich um ein Kombinationsgerät handelt, ist ein von einem Brenner 2 beaufschlagter Heizwasser-Wärmetauscher 1 vorgesehen, wobei der Vor- und Rücklauf 11', 9' dieses Wärmetauschers 1 mit dem Primärzweig 4 eines Brauchwasser-Wärmetauschers 3 verbunden, dessen Sekundärzweig 4 vom Brauchwasser durchströmt ist. Ein Vorrangumschaltventil 33 schaltet entweder die Heizkörper 34 der Heizung oder den Brauchwasser-Wärmetauscher auf den Heizwasser-Wärmetauscher 1, eine Pumpe 35 sorgt für Umlauf.

Der Pufferspeicher 15' ist bei dieser Ausführungsform durch eine
Membrane 19 geteilt. Dabei ist die eine Kammer 20 mit dem Ausgang des Brauchwasser-Wärmetauschers 3 und der Leitung 11 verbunden, in der eine Venturidüse 21 angeordnet ist.

Die zweite Kammer 22 des Pufferspeichers 15' ist einerseits mit
dem Sauganschluß der Venturidüse 21 und mit der Leitung 11 direkt verbunden.

Zu Zapfbeginn kommt es aufgrund der Sogwirkung über den Mittelanschluß der Venturidüse 21 und dem gleichzeitigen Stau aufgrund der Verengung der Venturidüse 21 zu einem Druckanstieg in der Kammer
20 des Pufferspeichers 15' und somit zu einem Auslenken der
Membrane. Gleichzeitig kommt es aufgrund der erwähnten Sogwirkung zu einem Zumischen des relativ kühlen Wassers aus der Kammer 22
des Pufferspeichers 15' in das durch die Leitung 11 strömenden
heißen Brauchwassers.

Der Pufferspeicher 15' weist dabei ebenso wie bei der Lösung nach der Figur 2 nur einen sehr geringen Wärmedämmwert auf, so daß das in diesem befindliche Wasser relativ rasch auskühlt.

Die Auffüllung der Kammer 22 erfolgt unmittelbar nach der Beendigung des Zapfens, zu welchem Zeitpunkt es zu einem Druckausgleich zwischen den beiden Kammern 20 und 22 kommt, was zu einer Rückkehr der Membrane 19 in deren Neutralstellung kommt. Dies führt zu einer entsprechenden Auffüllung der Kammer 22, aus der das zur Zumi-

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-&Igr;&udiagr;-schung zum erhitzten Brauchwasser verwendete kühlere Wasser entnommen wurde.

Die Figur 4 zeigt ein kombiniertes Gerät zur Heiz- und Brauchwasserbereitung, bei dem der Heizwasser-Wärmetauscher 1 und der Brauchwasser-Wärmetauscher 5' gemeinsam von einem Brenner 2 beaufschlagt sind. Dabei entspricht der Brauchwasserkreis praktisch vollständig jenem nach der Figur 2. Der Heizungskreis besteht dabei lediglich aus dem Vorlauf 9' mit der Umlaufpumpe 35, dem Wärmetauscher 1 und dem Vorlauf 11', der zu den Heizkörpern 34 führt.

Kommt es bei dieser Ausführungsform während des Betriebes des Heizkreises zu längeren Zapfpausen, so erhitzt sich auch das Brauchwasser entsprechend und kann dabei zu hohe Temperaturen erreichen. Bei Zapfbeginn kommt es jedoch beim Durchströmen des Pufferspeichers 15, aufgrund der gegeneinander versetzten Ein- und Auslässe 16, 17 und der Einbauten 18 zu einer innigen Vermischung des im Pufferspeicher 15 befindlichen, bereits abgekühlten Wassers mit dem eine zu hohe Temperatur aufweisenden Brauchwasser, wodurch die Temperatur des Zapfwassers entsprechend verringert wird.

Bei längerer Zapfdauer verliert der Pufferspeicher mehr und mehr seine Wirkung, wobei sich aber auch gleichzeitig stabile Verhältnisse im Wärmetauscher 5' einstellen und das aus dem Wärmetauscher 5' austretende Brauchwasser die vorgesehene Temperatur annimmt.

Die Ausführungsform nach der Figur 5 entspricht im wesentlichen jener nach der Figur 4, doch ist dabei der Pufferspeicher 15 durch

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ein Dreiwegeventil 10 mit einer Kaltwasser-Zumischung ersetzt, wobei sich praktisch die gleichen Verhältnisse wie bei der Ausführungsform nach der Figur 1 ergibt, wobei das Ausmaß der Zumischung des Kaltwassers von der Temperatur des vom Wärmetauscher 5' abfließenden Brauchwassers abhängt.

Die Ausführungsform nach der Figur 6 unterscheidet sich von jener
nach den Figuren 4 und 5 durch die Anordnung eines Pufferspeichers 15' statt des Pufferspeichers 15 oder des Dreiwegeventiles 10 samt der Kaltwasserzumischung.

Claims (6)

\ V Feb. &Bgr;» Joh. Vaillant GmbH u. Co. GM 905 Schutzansprüche

1. Einrichtung an Wasserheizeinrichtungen zur Versorgung von Brauchwasserzapfstellen, bei der zur Erwärmung des Brauchwassers ein von einer Wärmequelle beheizten, vom Brauchwasser durchströmter Wärmetauscher im Zuge der Brauchwasserleitung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (3) von einer mit einer Kältequelle (7, 15, 15') in Verbindung stehende Zumischeinrichtung überbrückt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumischeinrichtung ein Dreiwegeventil (10) aufweist, das mit seinem einen Anschluß mit einem Kaltwasseranschluß (7) des Brauchwasserkreises und dessen

beide anderen Anschlüsse mit dem Brauchwasser-Wärmetauscher und einer Zapfstelle (8) verbunden sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreiwegeventil (10) in Abhängigkeit von einem die Temperatur des Brauchwassers erfassenden Fühler (12) gesteuert ist, der vorzugsweise im Auslauf des Brauchwasser-Wärmetauschers (3) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Auslaß des Wärmetauschers (3) als Kältequelle ein hohe Abstrahlungsverluste aufweisender Pufferspeicher (15) nachgeschaltet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein- und Auslaß (16, 17) des Pufferspeichers (15) gegeneinander versetzt angeordnet und/oder daß im Inneren des Pufferspeichers (15) der Strömung des Brauchwassers mehrfach umlenkende Einbauten (18) angeordnet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferspeicher (15') durch eine Membrane (19) geteilt ist, deren eine Kammer (20) mit dem Auslaß des Wärmetauschers (5) und deren andere Kammer (22) über eine mit in einer vom Auslaß des Wärmetauschers (3) zu der Zapfstelle (8) führenden Leitung mit dieser verbunden ist, wobei die Einmündung gegebenenfalls durch eine

Venturidüse (21) gebildet ist, deren Sauganschluß mit der Kammer (22) mit dem Pufferspeicher (15') verbunden ist.