EP0427121A2 - Verfahren zur Ermöglichung des sofortigen Zapfens von warmem Brauchwasser - Google Patents

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EP0427121A2
EP0427121A2 EP90120986A EP90120986A EP0427121A2 EP 0427121 A2 EP0427121 A2 EP 0427121A2 EP 90120986 A EP90120986 A EP 90120986A EP 90120986 A EP90120986 A EP 90120986A EP 0427121 A2 EP0427121 A2 EP 0427121A2
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EP
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heat exchanger
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secondary heat
burner
circuit
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Joachim Berg
Bernd Winkelmann
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Vaillant GmbH
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Joh Vaillant GmbH and Co
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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
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1066—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/48—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water
    • F24H1/52—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water incorporating heat exchangers for domestic water

Definitions

  • the invention relates to a method for enabling the essentially instant tapping of hot domestic water in a combination heater having an intermittent burner and a primary heat exchanger for supplying heating elements operated with hot water and for supplying at least one hot water tap via a secondary heat exchanger, the primary circuit of which is optional can be connected to a heating circuit containing the radiator (s) and the primary heat exchanger and provided with a circulation pump.
  • the aim of the invention is to provide a method of the type mentioned at the outset, which makes it possible to provide hot water immediately, even during the standstill phases of the burner, without any significant additional design effort.
  • this is achieved by maintaining the temperature in the primary circuit of the secondary heat exchanger during the breaks in the burner at least temporarily maintaining a flow of the heated water through the circulation pump, which is only conducted via the primary heat exchanger and the primary circuit of the secondary heat exchanger.
  • the method according to the invention also has the advantage that the radiation losses in the secondary heat exchanger are covered by the heat loss from the circulation pump, which is why Arrangement of a separate radiator in the secondary heat exchanger can be dispensed with, or the commissioning of the main burner with the associated additional losses becomes superfluous.
  • Another object of the invention is a device for carrying out the method according to the invention with a primary heat exchanger acted upon by a burner, to which a secondary heat exchanger for heating the process water with its primary circuit and a flow line leading to the radiator (s) and the outlet are connected on the outlet side of the primary circuit of the secondary heat exchanger via a 3-way valve, to which a return line coming from the radiator (s) or a flow line leading to the radiator (s) is connected, with one to the suction side of the circulation pump, which is hydraulically connected in series with the primary heat exchanger lies, leading line is connected, with a depending on the room temperature and the flow temperature and the flow conditions in the secondary circuit of the secondary heat exchanger control for the burner, the circulation pump and the 3-way valve is provided beat.
  • the circulation pump can be controlled independently of the burner, wherein a sensor monitoring the temperature in the primary circuit of the secondary heat exchanger or, if appropriate, a sensor monitoring the temperature in the secondary circuit of the secondary heat exchanger, influencing the control of the circulation pump in such a way that when the temperature falls below the temperature defined in the program of a controller, the pump is started until it is reached again becomes.
  • a buffer store is connected directly upstream or downstream of the secondary circuit of the secondary heat exchanger and the secondary heat exchanger and the buffer store are accommodated in a common, insulated housing.
  • the device has a burner 1, which can be supplied with gas via a solenoid valve 2 and acts on a primary heat exchanger 3.
  • This primary heat exchanger 3 is connected on the output side to a flow line 4 leading to radiators (not shown) and to the input of the primary circuit 5 of a secondary heat exchanger 6.
  • the return line 7 coming from the radiators is connected to a 3-way valve 8 to which the return line 9 coming from the primary circuit of the secondary heat exchanger 6 and the suction line 10, 9 of the circulation pump 11 are connected.
  • the primary heat exchanger 3 is connected to the circulation pump 11.
  • the secondary circuit 12 of the secondary heat exchanger 6 is connected on the input side via a flow switch 13 Cold water connection 14 and connected on the output side to a buffer store 15 which is connected upstream of a hot water tap 16.
  • a temperature sensor 17 for detecting the flow temperature which is connected to the control unit 18, which is further connected to a warm start switch 19 and the flow switch 13 as well as the solenoid valve 2 controlling the gas supply to the burner 1 and with the drive of the 3- Directional control valve 8 and the circulation pump 11 is connected.
  • a temperature sensor which is also connected to the control 18, can be arranged in the secondary circuit 12 of the secondary heat exchanger 6 and detects the temperature in the secondary circuit 12.
  • the control 18 switches the 3-way valve 8 into the same position as when the process water is drawn off, so that a water circuit is formed via the secondary heat exchanger 6, the circulation pump 11 being kept in operation at times. This ensures that the heat generated by the operation of the circulation pump 11 is largely introduced into the water flowing through the primary circuit 5 of the secondary heat exchanger 6 and the radiation losses of the secondary heat exchanger 6 are covered.
  • the circulation pump 11 is kept out of operation via the control unit 18 until a further increase in the temperature level in the primary circuit 5 is necessary due to heat losses.
  • this is arranged together with the buffer store 15 in a housing 20 which is lined with heat-insulating material.

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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Abstract

Verfahren zur Ermöglichung des im wesentlichen sofortigen Zapfens von warmem Brauchwasser bei einem einen intermittierend arbeitenden Brenner und einen Primärwärmetauscher aufweisenden Kombinationsheizgerät zur Versorgung von mit Warmwasser betriebenen Heizkörpern und zur Versorgung mindestens einer Warmwasser-Zapfstelle über einen Sekundärwärmetauscher, dessen Primärkreis wahlweise an einen den beziehungsweise die Heizkörper und den Primärwärmetauscher enthaltenden und mit einer Umlaufpumpe versehenen Heizkreislauf anschaltbar ist. Um auch dann, wenn der Brenner (1) nicht in Betrieb ist, im wesentlichen sofort warmes Brauchwasser zapfen zu können, ist vorgesehen, daß zur weitgehenden Aufrechterhaltung der Temperatur im Primärkreis des Sekundärwärmetauschers (6) in den Brennpausen des Brenners (1) zumindest zeitweise durch die Umlaufpumpe (11) eine Strömung des durch die Pumpenenergie selbst erwärmten Wassers, die lediglich über den Primärwärmetauscher und den Primärkreis des Sekundärwärmetauschers geführt ist, aufrechterhalten wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermögli­chung des im wesentlichen sofortigen Zapfens von warmem Brauchwasser bei einem einen intermittierend arbeitenden Brenner und einen Primärwärmetauscher aufweisenden Kombi­nationsheizgerät zur Versorgung von mit Warmwasser be­triebenen Heizkörpern und zur Versorgung mindestens einer Warmwasser-Zapfstelle über einen Sekundärwärmetauscher, dessen Primärkreis wahlweise an einen den beziehungsweise die Heizkörper und den Primärwärmetauscher enthaltenden und mit einer Umlaufpumpe versehenen Heizkreislauf an­schaltbar ist.
  • Bisher war es für die Bereitstellung von warmem Brauch­wasser während der Stillstandszeiten des Brenners auf­grund einer genügenden Raumtemperatur notwendig, eine se­parate Heizung, die die Abstrahlungsverluste des Sekun­därwärmetauschers deckt, in diesem vorzusehen beziehungs­weise den Hauptbrenner für kurze Zeit in Betrieb zu setzen. Dazu ist aber ein entsprechender konstruktiver und regelungstechnischer Aufwand notwendig.
  • Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs er­wähnten Art vorzusehen, das es ohne nennenswerten kon­struktiven Mehraufwand ermöglicht, warmes Wasser auch während der Stillstandsphasen des Brenners sofort be­reitstellen zu können.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zur weit­gehenden Aufrechterhaltung der Temperatur im Primärkreis des Sekundärwärmetauschers in den Brennpausen des Bren­ners zumindest zeitweise durch die Umlaufpumpe eine Strö­mung des erwärmten Wassers, die lediglich über den Pri­märwärmetauscher und den Primärkreis des Sekundärwärme­tauschers geführt ist, aufrechterhalten wird.
  • Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß einerseits die sich nach dem Brennschluß des Brenners, nach dem bisher auch die Umlaufpumpe stillgesetzt wurde, sich ausbildende Temperaturspitzen abgebaut werden und gleichzeitig die entsprechende Wärmemenge dem Sekundärwärmetauscher zuge­führt wird. Weiter ergibt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren auch der Vorteil, daß die Abdeckung der Ab­strahlungsverluste im Sekundärwärmetauscher durch die Verlustwärme der Umlaufpumpe erfolgt, weshalb auf die Anordnung eines separaten Heizkörpers im Sekundärwärme­tauscher verzichtet werden kann, oder die Inbetriebnahme des Hauptbrenners mit den damit verbundenen zusätzlichen Verlusten überflüssig wird.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit ei­nem von einem Brenner beaufschlagten Primärwärmetauscher, an den ausgangsseitig ein Sekundärwärmetauscher zur Er­wärmung des Brauchwassers mit seinem Primärkreis und eine zu den Heizkörper(n) führende Vorlaufleitung angeschlos­sen sind und der Ausgang des Primärkreises des Sekundär­wärmetauschers über ein 3-Wegeventil, an das eine, von dem beziehungsweise den Heizkörper(n) kommende Rücklauf- oder eine zu diesem beziehungsweise diesen führende Vor­laufleitung angeschlossen ist, mit einer zur Saugseite der Umlaufpumpe, die hydraulisch mit dem Primärwärmetau­scher in Serie liegt, führenden Leitung verbunden ist, wobei eine von der Raumtemperatur und der Vorlauftempera­tur und den Strömungsverhältnissen im Sekundärkreis des Sekundärwärmetauschers abhängige Steuerung für den Bren­ner, die Umlaufpumpe und das 3-Wegeventil vorgesehen ist, vorzuschlagen.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Um­laufpumpe unabhängig vom Brenner steuerbar ist, wobei ein die Temperatur im Primärkreis des Sekundärwärmetau­schers überwachender Fühler oder gegenbenenfalls ein die Temperatur im Sekundärkreis des Sekundärwärmetauschers überwachender Fühler die Steuerung der Umlaufpumpe derart beeinflußt, daß bei Unterschreitung des im Programm eines Reglers festgelegten Temperaturniveaus die Pumpe so lange in Betrieb gesetzt wird, bis dieses wieder erreicht wird.
  • Dadurch ist sichergestellt, daß die Umlaufpumpe auch wäh­rend der Stillstandszeiten des Brenners in Betrieb genom­men werden kann, wenn dies zur Aufrechterhaltung der ge­wünschten Temperatur des Brauchwassers erforderlich ist, wobei die nötige Wärmemenge durch die Verlustwärme der Umlaufpumpe zugeführt wird.
  • Weiter kann vorgesehen sein, daß dem Sekundärkreis des Sekundärwärmetauschers ein Pufferspeicher unmittelbar vor- oder nachgeschaltet ist und der Sekundärwärmetau­scher und der Pufferspeicher in einem gemeinsamen, iso­lierten Gehäuse untergebracht sind.
  • Dadurch werden die Abstrahlungsverluste entsprechend ver­ringert, wobei durch die Anordnung eines Pufferspeichers in unmittelbarer Nähe des Sekundärwärmetauschers die Be­reitstellung von warmem Brauchwasser wesentlich erleich­tert wird. Insbesondere wird dadurch die Überbrückung bis zum Start des Brenners, wodurch die weitere Bereitstel­lung von warmem Brauchwasser in weiterer Folge sicherge­stellt wird, erleichtert, so daß es zu keiner wesentli­chen Temperaturschwankung des gezapften Brauchwassers kommt.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläu­tert, die schematisch eine erfindungsgemäße Einrichtung zeigt.
  • Die Einrichtung weist einen Brenner 1 auf, der über ein Magnetventil 2 mit Gas versorgbar ist und einen Primär­wärmetauscher 3 beaufschlagt.
  • Dieser Primärwärmetauscher 3 ist ausgangsseitig mit einer zu nicht dargestellten Heizkörpern führenden Vorlauflei­tung 4 und dem Eingang des Primärkreises 5 eines Sekun­därwärmetauschers 6 verbunden. Die von den Heizkörpern kommende Rücklaufleitung 7 ist an ein 3-Wegeventil 8 an­geschlossen, an dem weiter die vom Primärkreis des Sekun­därwärmetauschers 6 kommende Rückleitung 9 und die Saug­leitung 10, 9 der Umlaufpumpe 11 angeschlossen ist. Ein­gangseitig ist der Primärwärmetauscher 3 mit der Umlauf­pumpe 11 verbunden.
  • Der Sekundärkreis 12 des Sekundärwärmetauschers 6 ist eingangsseitig über einen Strömungsschalter 13 mit einem Kaltwasseranschluß 14 und ausgangsseitig mit einem Puf­ferspeicher 15 verbunden, der einer Warmwasser-Zapfstelle 16 vorgeschaltet ist.
  • Am Ausgang des Primärwärmetauschers 3 ist ein Temperatur­fühler 17 zur Erfassung der Vorlauftemperatur angeordnet, der mit der Regelung 18 verbunden ist, die weiter mit einem Warmstartschalter 19 und dem Strömungsschalter 13 sowie dem die Gaszufuhr zum Brenner 1 steuernden Magnet­ventil 2 sowie mit dem Antrieb des 3-Wegeventiles 8 und der Umlaufpumpe 11 verbunden ist.
  • Weiter kann noch ein ebenfalls mit der Regelung 18 ver­bundener Temperaturfühler im Sekundärkreis 12 des Sekun­därwärmetauschers 6 angeordnet sein, der die Temperatur im Sekundärkreis 12 erfaßt.
  • Wird während des Betriebes des Brenners 3 Warmwasser ge­zapft, so wird dies durch den Strömungsschalter 13 erfaßt und die Regelung 18 schaltet das 3-Wegeventil 8 um, so daß die Rücklaufleitung 7 abgesperrt und die Rückleitung 9 mit der Saugleitung 10 verbunden wird. Damit fließt das im Primärwärmetauscher 3 erwärmte Wasser lediglich über den Primärkreis 5 des Sekundärwärmetauschers 6 und die Umlaufpumpe 11 und erwärmt dabei das im Sekundärkreis 12 des Sekundärwärmetauschers 6 strömende Wasser.
  • Während der Stillstandszeit des Brenners 1 schaltet die Regelung 18 das 3-Wegeventil 8 in die gleiche Stellung wie beim Zapfen des Brauchwassers, so daß sich eben ein Wasserkreislauf über den Sekundärwärmetauscher 6 ausbil­det, wobei die Umlaufpumpe 11 zeitweise in Betrieb gehal­ten wird. Dadurch ist sichergestellt, daß die durch den Betrieb der Umlaufpumpe 11 anfallende Wärme weitgehend in das den Primärkreis 5 des Sekundärwärmetauschers 6 durch­strömende Wasser eingebracht wird und die Abstahlungsver­luste des Sekundärwärmetauschers 6 abgedeckt werden. Ist die gewünschte Bereitschaftstemperatur am Temperaturfüh­ler 17 erreicht, wird die Umwälzpumpe 11 über die Rege­lung 18 so lange außer Betrieb gehalten, bis durch Wärme­verluste eine erneute Anhebung des Temperaturniveaus im Primärkreis 5 erforderlich wird.
  • Um die Abstahlungsverluste des Sekundärwärmetauschers 6 möglichst klein zu halten, ist dieser gemeinsam mit dem Pufferspeicher 15 in einem Gehäuse 20 angeordnet, das mit wärmedämmendem Material ausgekleidet ist.

Claims (2)

1. Verfahren zur Ermöglichung des im wesentlichen sofortigen Zapfens von warmem Brauchwasser bei einem einen intermittierend arbeitenden Brenner und einen Primärwärmetauscher aufweisenden Kom­binationsheizgerät zur Versorgung von mit Warm­wasser betriebenen Heizkörpern und zur Versor­gung mindestens einer Warmwasser-Zapfstelle über einen Sekundärwärmetauscher, dessen Primärkreis wahlweise an einen den beziehungsweise die Heiz­körper und den Primärwärmetauscher enthaltenden und mit einer Umlaufpumpe versehenen Heizkreis­lauf anschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur weitgehenden Aufrechterhaltung der Tem­peratur im Primärkreis des Sekundärwärmetau­schers in den Brennpausen des Brenners zumindest zeitweise durch die Umlaufpumpe eine Strömung des erwärmten Wassers, die lediglich über den Primärwärmetauscher und den Primärkreis des Se­kundärwärmetauschers geführt ist, aufrechterhal­ten wird.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem von einem Brenner beauf­schlagten Primärwärmetauscher, an den ausgangs­seitig ein Sekundärwärmetauscher zur Erwärmung des Brauchwassers mit seinem Primärkreis und ei­ne zu den Heizkörper(n) führende Vorlaufleitung angeschlossen sind und der Ausgang des Primär­kreises des Sekundärwärmetauschers über ein 3-Wegeventil, an das eine, von dem beziehungs­weise den Heizkörper(n) kommende Rücklauf- oder eine zu diesem beziehungsweise diesen führende Vorlaufleitung angeschlossen ist, mit einer zur Saugseite der Umlaufpumpe, die hydraulisch mit dem Primärwärmetauscher in Serie liegt, führen­den Leitung verbunden ist, wobei eine von der Raumtemperatur und der Vorlauftemperatur und den Strömungsverhältnissen im Sekundärkreis des Se­kundärwärmetauschers abhängige Steuerung für den Brenner, die Umlaufpumpe und das 3-Wegeventil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufpumpe (11) unabhängig vom Brenner (1) steuerbar ist, wobei ein die Temperatur im Pri­märkreis (5) des Sekundärwärmetauschers überwa­chender Fühler (17) oder gegenbenenfalls ein die Temperatur im Sekundärkreis (11) des Sekundär­wärmetauschers (6) überwachender Fühler die Steuerung der Umlaufpumpe (10) derart beein­flußt, daß bei Unterschreitung des im Programm eines Reglers (18) festgelegten Temperaturni­veaus die pumpe (11) so lange in Betrieb gesetzt wird, bis dieses wieder erreicht wird.
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