DE9321119U1 - Warmwasserbereitungsanlage - Google Patents
WarmwasserbereitungsanlageInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
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- F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
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Description
Die Erfindung betrifft eine Warmwasserbereitungsanlage gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine Warmwasserbereitungsanlage der eingangs angegebenen Art und eine
dazugehörige Regelvorrichtung ist bereits in der EP-OS 38 318 beschrieben. Dabei wird durch eine besondere, den LadeVorgang
steuernde Thermostatenanordnung eine einfache Regelvorrichtung geschaffen, mit welcher eine konstante Schichtung im Speicher und ein
maximaler Wärmeübergang im Wärmetauscher mittels einer Durchflußregelung erzielt wird. Die Durchflußregeleinrichtung besteht
gemäß der genannten Offenlegungsschrift aus einem Thermostaten, einem
von diesen gesteuerten Magnetventil sowie Drosselventilen zur Festlegung der maximalen bzw. minimalen Durchflußmenge.
Die EP-A2-0 120 493 hat eine Anordnung zur Warmwasser-Bereitung mittels eines durch einen Gegenstrom-Wärmetauscher geführten, von
einem Fernwärme-Erzeuger angelieferten Fernwärme-Mediums zum Gegenstand. Die der bekannten Anordnung zugrundeliegende Idee
berücksichtigt in keiner Weise einen einfachen, störungssicheren und mit weniger Bauteilen auskommenden Aufbau der Anlage. Das Ziel, das
das Brauchwasser erwärmende Medium mit möglichst geringer Temperatur zurückzuliefern, d.h. eine möglichst hohe Temperaturdifferenz zu
erreichen, wird hiebei dadurch erreicht, daß die Durchflußmenge des zu
erwärmenden Brauchwassers aus dem Speicherbehälter durch den Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Temperatur des erwärmten
Brauchwassers am Ausgang des genannten Wärmetauschers geregelt wird.
Zu diesem Zweck ist die Umwälzpumpe des Brauchwasserkreislaufes bezüglich ihrer Geschwindigkeit durch eine externe Regeleinrichtung,
die mit einem Thermofühler am Wärmetauscherausgang verbunden ist, ansteuerbar. Zusätzlich kann zwischen dem Ausgang des Wärmetauschers
und dem Speicherbehälter eine Durchflußregeleinrichtung vorgesehen
sein. Die Öffnungscharakteristik dieer Durchflußregeleinrichtung ist so vorgesehen, daß die von der allgemeinen Regeleinrichtung des
Systems ansteuerbare Durchflußregeleinrichtung (Ventil, Schieber etc.)
offensichtlich hilfsenergie^betätigt bei sinkender Temperatur am
Ausgang des Wärmetauschers öffnet und bei ansteigender Temperatur schließt, überdies ist bei der bekannten Anlage die Betätigung der
Durchflußregeleinrichtung über eine externe Regeleinrichtung
vorgesehen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung war daher eine Warmwasserbereitungsanlage der eingangs angegebenen Art, welche mit
weniger und gegen Störungen weniger anfälligen Bauteilen eine hohe Temperaturdifferenz des Wärmeträgerfluids vor und nach dem
Wärmetauscher und damit eine über den gesamten Aufheizvorgang konstante Leistungsabnahme sowie eine unter dem Taupunkt liegende
Temperatur des Wärmeträgerfluids am Ausgang des Wärmetauschers gewährleistet. Die erfindungsgemäße Anlage soll dabei sowohl zum Laden
des Pufferspeichers als auch zur dauernden Brauchwassererwärmung im
Durchlauferhitzerprinzip geeignet sein, wobei unter Verwendung einiger einfacher Bauelemente eine ständig zur Verfugung stehende
Mindestwarmwassertemperatur garantiert sein soll.
Erfindungsgemäß werden die angegebenen Ziele durch eine
Maßnahme nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 erreicht. Damit ist einerseits ein einfacher Aufbau der Anlage bei
gleichzeitiger Erfüllung aller genannten Anforderungen bei minimaler Störanfälligkeit gegeben.
Vorteilhafterweise ist die hilfsenergielose Durchflußregeleinrichtung
ein Dehnstoffventil. Damit wird auf einfachste Weise eine hilfsenergielose Regelung der sekundären Durchflußmenge erzielt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sperrt die Durchflußregeleinrichtung unterhalb ihrer Nenntemperatur den Durchfluß
vollständig. Dies garantiert, daß das erwärmte Wasser für den Speicher den Wärmetauscher erst mit mindestens der Nenntemperatur verlassen und
in den Speicher gelangen kann, wodurch eine konstante maximale Warmwassertemperatur im Speicher und für die Entnahme gewährleistet
ist.
Die Nenntemperatur der Durchflußregeleinrichtung ist vorzugsweise
gleich der Mindest-Ladetemperatur des Pufferspeichers und dieser ist
frei von weiteren zusätzlichen Heizeinrichtungen. Damit ist mit einfachem Aufbau der Warmwasserbereitungsanlage die konstante
Warmwassertemperatur gesichert, ohne zusätzliche Bauteilgruppen zur
Anhebung der Temperatur des Wassers im Pufferspeicher vorsehen zu müssen.
Eine zuverlässige Verhinderung des Unterschreitens einer vorgewählten
Mindestwarmwassertemperatur am Ausgang des Pufferspeichers ist gemäß
einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch möglich, daß am Warmwasserausgang des Pufferspeichers ein vorzugsweise einstellbares
Mengenbegrenzungsventil angeordnet ist. Dieses sorgt für eine maximal mögliche Zapfmenge, die an die Wärmetauschleistung des
Plattenwärmetauschers bzw. der Heizanlage für das Wärmeträgerfluid
anpaßbar ist.
Die konstante Schichtung im Pufferspeicher und damit das
Zurverfügungstellen des jeweils am stärksten aufgeheizten
Brauchwassers zur Entnahme aus dem Pufferspeicher ist dadurch möglich,
daß ein erster Temperaturfühler im oberen Bereich und ein zweiter Temperaturfühler im unteren Bereich des Pufferspeichers vorgesehen
sind, wobei der erste Temperaturfühler die Umwälzpumpen, allenfalls auch die Heizanlage, bei Unterschreiten einer ersten Grenztemperatur
einschaltet und der zweite Temperaturfühler die Umwälzpumpen, allenfalls auch die Heizanlage, bei überschreiten einer zweiten
Grenztemperatur ausschaltet.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Warmwasserbereitungsanlage soll in der nachfolgenden Beschreibung unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, welche schematisch die Anlage in der bevorzugten Ausführungsform darstellt, näher erläutert werden.
Der erfindungsgemaßen Warmwasserbereitungsanlage wird über einen
Heizungsvorlauf 1 von einer Umwälzpumpe 2 Warmwasser als Wärmeträgerfluid zugeführt und durch einen Wärmetauscher 3 über einen
02 01
Heizungsrücklauf 4 wieder der Wärmequelle, meist einer Heizungsanlage
beliebiger Art, rückgeführt, über eine Leitung 5 wird dem
Wärmetauscher 3 aus einem Pufferspeicher 6 Wasser aus dem Kaltwasserbereich des Pufferspeichers 6 zugeführt und über einen
sekundärseitigen Ausgang des Wärmetauschers 3 durch eine Leitung 7 über eine Umwälzpumpe 8 wieder dem Pufferspeicher 6, und zwar in
dessen Warmwasserbereich rückgeführt. Die Zufuhr von Kaltwasser erfolgt über eine Leitung 9, entweder in den unten liegenden
Kaltwasserbereich des Pufferspeichers 6 oder direkt zum Wärmetauscher 3, während die Entnahme von erwärmtem Brauchwasser aus dem Pufferspeicher
6 aus dessen oben liegendem Warmwasserbereich über eine Leitung 10 erfolgt,
In der Leitung 7 ist vorzugsweise nach der Umwälzpumpe 8 eine
Einrichtung zur hilfsenergielosen Regelung des Durchflusses vorgesehen, welche vorzugsweise als Dehnstoffventil 11 ausgeführt ist.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform sperrt dieses Dehnstoffventil unterhalb seiner Nenntemperatur vollständig den Durchfluß.
Zur Regelung der Ladung des Speichers 6 sind zwei Thermostate 12 und
13 vorgesehen, von welchem das erste Thermostat 12 im oberen Warmwasserbereich des Pufferspeichers 6 und das zweite Thermostat 13
im unteren Kaltwasserbereich des Speichers 6 angeordnet sind. Bei Unterschreiten einer ersten Grenztemperatur am Thermostat 12 startet
dieses den Ladevorgang des Pufferspeichers 6, während der Ladevorgang
durch das zweite Thermostat 13 bei überschreiten einer zweiten Grenztemperatur wieder gestoppt wird.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anlage in ihrer bevorzugten
Ausführungsform soll nun anhand zweier Betriebsfälle erklärt werden.
Betriebsfall 1:
Ausgangspunkt ist ein Zustand, bei dem der Brauchwasserinhalt des
Speichers 6 kalt ist und keine Warmwasserentnahme über die Leitung 10
erfolgt (Ladevorgang).
7&Pgr;-=; n? n?
Die Forderung des obenliegenden Thermostates 12 bringt die primär- und
sekundärseitige Ladepumpe 2 und 8 sowie die Heizanlage zum Anlaufen.
Da das primärseitige Heizmedium im Regelfall kalt ist, würde ein
sekundärseitiges Durchströmen (Brauchwasser) des Wärmetauschers 3 Warmwasser mit zu geringer Temperatur in den Speicher 6 pumpen. Dies
verhindert ein am sekundarseitigen Wärme tausc herausgang liegendes
Dehnstoffventil (DSV) 11. Dieser garantiert, daö Brauchwasser erst mit
mindestens der Dehnstoffventilnenntemperatur (vorzugsweise 60°C) den
Wärmetauscher 3 verlassen, bzw. in den Speicher 6 gelangen kann.
Während des gesamten Ladevorganges wird fortwährend Kaltwasser an der
Speicherunterseite entnommen, im Wärmetauscher 3 erwärmt und dieses erwärmte Brauchwasser an der Oberseite in den Speicher 6 rückgeführt.
Der Ladevorgang wird solange fortgesetzt, bis der untenliegende Thermostat 13 die Forderung beendet.
Bei kleineren Warmwasserentnahmen wird das oben im Speicher 6 befindliche Warmwasser entnommen, bis der Speicher 6 zu zwei Drittel
mit Kaltwasser gefüllt ist und der im oberen Drittel liegende Thermostat 12 neuerlich fordert.
Betriebsfall 2:
Dieser Betriebsfall betrifft größere Brauchwassermengenentnahmen als
das Speichervolumen oder Brauchwasserentnahmen von längerer Dauer.
Werden größere Brauchwassermengen, als im Speicher 6 vorhanden, benötigt, oder dauert die Warmwasserentnahme über einen längeren
Zeitraum, wird Thermostat 12 den Ladevorgang einleiten. Das restliche Warmwasser (ca. ein Drittel des Speicherinhaltes) wird bei nicht
unterbrochener Warmwasserentnahme benötigt, um die Zeit bis zum Erwärmen des Primärkreislaufes zu überbrücken und somit eine
ununterbrochene Warmwasserentnahme sicherzustellen.
Bevor das gesamte Warmwasser aus dem Speicher 6 entnommen wird, öffnet
sich das fremdenergieunabhängige Dehnstoffventil (DSV) 11, das im
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Wärmetauscher 3 erwärmte Brauchwasser wird nun direkt über die Leitung
10 der Entnahmestelle zugeleitet solange eine Warmwasserzapfung vorgenommen wird.
Nach beendigter Warmwasserzapfung wird der Ladevorgang bis zum Abschalten durch Thermostat 13 fortgesetzt. Bei Warmwasserzapfmengen
die größer als die Wärmetauschleistung des Wärmetauschers 3 bzw. der
Heizanlage ist, sorgt ein einstellbares Mengenbegrenzungsventil 14 am Warmwasserabgang 10 für eine maximal mögliche Zapfmenge. Diese
Mengenbegrenzung stellt eine variable Temperatur (sinnvollerweise über 40" C liegend) bis zur Nenntemperatur des DSV 11 sicher und verhindert
zuverlässig ein Unterschreiten der vorgewählten Warmwassertemperatur.
Da bei herkömmlichen Warmwasserbereitern, nach Verbrauch des Warmwasserinhaltes, die Aufheizung kontinuierlich erfolgt, ist für
diese Zeitspanne keine Brauchwasserentnahme mit akzeptabler Temperatur vorhanden.
Im Gegensatz dazu wird bei diesem Patentvorschlag Warmwasser in
ausreichender Menge und Temperatur unmittelbar nach der Forderung als auch im Dauerbetrieb bereitgestellt.
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Claims (6)
1. Warmwasserbereitungsanlage, umfassend einen Pufferspeicher (6), dem
das zu erwärmende Wasser unten entnommen und erwärmt oben wieder rückgeführt wird, einen mit dem Pufferspeicher (6) verbundenen
externen Wärmetauscher (3), der auch mit einer Quelle für ein
Wärmeträgerfluid, vorzugsweise Warmwasser, verbunden ist, zwei
Umwälzpumpen (2, 8), eine für das Wärmeträgerfluid und eine weitere im
Kreislauf zwischen Wärmetauscher (3) und Pufferspeicher (6), sowie einer Durchflußregeleinrichtung (11) zwischen dem sekundärseitigen
Ausgang des Wärmetauschers (3) und dem Pufferspeicher (6), dadurch
gekennzeichnet, daß die Durchflußregeleinrichtung (11) eine hilfsenergielose Einrichtung ist, deren üffnungsquerschnitt ausgehend
von seiner Nenntemperatur mit steigender Warmwassertemperatur steigt.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hilfsenergielose Durchflußregeleinrichtung (11) ein Dehnstoffventil
ist.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
DurchfluQregeleinrichtung (11) unterhalb ihrer Nenntemperatur den
Durchfluß vollständig sperrt.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Nenntemperatur der Durchflußregeleinrichtung (11) gleich der
Mindest-Ladetemperatur des Pufferspeichers (6) und dieser frei von
weiteren zusätzlichen Heizeinrichtungen ist.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß am Warmwasserausgang (10) des Pufferspeichers (6) ein vorzugsweise einstellbares Mengenbegrenzungsventil (14) angeordnet ist.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß ein erster Temperaturfühler (12) im oberen Bereich und ein zweiter Temperaturfühler (13) im unteren Bereich des Pufferspeichers (6)
vorgesehen sind, wobei der erste Temperaturfühler (12) die
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Umwälzpumpen (2, 8), allenfalls auch die Heizanlage, bei Unterschreiten einer ersten Grenztemperatur einschaltet und der zweite
Temperaturfühler (13) die Umwälzpumpen (2, 8), allenfalls auch die Heizeinrichtung, bei überschreiten einer zweiten Grenztemperatur
ausschaltet.
7&Pgr;-? &Pgr;? DA
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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1993
- 1993-12-15 DE DE9321119U patent/DE9321119U1/de not_active Expired - Lifetime
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