EP1195561B1

EP1195561B1 - Kaskade mit Durchlauf-Wärmetauschern zur Brauchwasser- oder Frischwassererwärmung

Info

Publication number: EP1195561B1
Application number: EP01123674A
Authority: EP
Inventors: Martin Reckziegel; Martin Sandler
Original assignee: Sandler Energietechnik & Co KG GmbH; SANDLER ENERGIETECHNIK
Current assignee: Varmeco & Co KG GmbH
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2021-10-02
Also published as: DE10048912B4; DE10048912A1; ATE363633T1; EP1195561A3; DE50112552D1; EP1195561A2

Description

Die Erfindung befaßt sich mit der Bereitung von warmem Brauchwasser, die für eine zentrale Wassererwärmung in Großanlagen anwendbar ist. Solches Brauchwasser wird auch zu anderen Zwecken, z.B. Duschen oder Trinken, verwendet. Es wird direkt aus kaltem Brauchwasser eines Kaltwasseranschlusses gewonnen, geleitet durch einen Wärmetauscher im Durchflussprinzip, dem in der Primärseite Heißwasser zugeführt wird. Dieses Heißwasser, welches das im Sekundärkreis im Durchflußprinzip durchgeleitete kalte Brauchwasser erwärmt, um es als Warmwasser dem Brauchwasser-Benutzer zur Verfügung zu stellen, kommt nicht in direkten Kontakt mit dem Brauchwasser.
Solche Brauchwasserbereiter im Durchflußprinzip haben sich aufgrund ihrer hohen Hygiene im täglichen Gebrauch bestens bewährt. Ein Beispiel eines solches Systems ist in der DE-B 40 35 115 (Sandler) beschrieben, auf die zur Steuerung eines solches Brauchwassererwärmers hier verwiesen werden soll.
Aus der FR-A 2 531 189 (Collard & Trolart) ist ein Warmwasser-Bereitungssystem bekannt, welches teilweise im Durchlaufbetrieb und teilweise mit Zwischenspeicher arbeitet. Die Steuerung erfolgt überwiegend über Temperatursensoren, wobei zwei Pumpen, von denen jede einen Wärmetauscher speist, über einen Temperatursensor gesteuert werden. Einer dieser Temperatursensoren erfasst die Temperatur im Speicher, schaltet also den zweiten Wärmetauscher hinzu, wenn der erste nicht ausreicht. Der erste Temperatursensor wird abgeschaltet, wenn ein Grenzwert der Temperatur im Speicher erreicht ist. In diesem Zustand kann überwiegend aus dem Speicher Warmwasser zur Verfügung gestellt werden. Es können aber auch beide Warmwassertauscher aktiv am Betrieb beteiligt sein, wobei dieser Betrieb dann' ebenfalls temperaturgeregelt erfolgt, vgl. die dortigen Temperatursensoren in den Auslaufzweigen, dort S5, S3, die zum gemeinsamen Strang, dort 6, und zu den Zapfstellen 10 führen. Strömungsmessungen sind dort nicht vorgesehen, ebensowenig Schwellenwerte, die mit diesen Strömungswerten verglichen werden.
Aus der DE-A 38 09 893 (Steag AG) sind Wärmetauscher dem Fachmann zugänglich, welche grundsätzlich immer parallel arbeiten, mit einem Eingangskreis und einem Ausgangskreis, vgl. dort die Wärmetauscher 10, 11 mit deren parallel geschalteten Ausgangsleitungen 28/29 und der Summenleitung 30. Eine Zirkulationspumpe, dort 34, sorgt für die Zirkulation vor der letzten Zapfstelle und zur Rückführung in den ersten Wärmetauscher.
Eine Zusammenschaltung von ebenfalls zwei Wärmetauschern zeigt die Veröffentlichung Patent Abstracts of Japan, Volume 13, Nr. 76 (N-800), vom 21. Februar 1989, unter Wiedergabe des wesentlichen Inhaltes der JP-A 63 273 757 (Noritsu) vom 10. November 1988. Darin wird ein Strömungswert gemessen, wobei der Strömungswert der sekundäre Durchfluss für beide parallel geschalteten Warmwasserbereiter mit Gasbrennern ist. Am Ausgang sind diese ebenfalls parallel geschaltet, jeweils eigenständig abgeschottet durch ein öffnendes Ventil, vgl. dort 53,54, veranlasst durch eine Steuereinrichtung, dort 60, welche einen gewissen Mindestgrenzwert als Schwellenwert erfasst, der in einer Summenströmung von einem dortigen Sensor erkannt werden muss, bevor der zweite Brenner einzuschalten ist. Diese Schaltungsanordnung stellt sicher, dass eine große Menge von sekundärem Heißwasser zur Verfügung gestellt werden kann, wobei ein Zeitpunkt detektiert wird, zu dem bereits eine Parallelschaltung von zwei Warmwasserbereitern möglich ist, und zu diesem Zeitpunkt die Parallelschaltung durch Öffnen des zweiten Durchflusses am Ausgang und durch Einschalten des Brenners des zweiten Warmwasserbereiters auch durchgeführt wird.
Wenn Fördermengen (in Volumen oder Masse pro Zeiteinheit) größer werden, werden normalerweise die Wärmetauscher auch größer ausgebildet. Je größer solche Wärmetauscher allerdings werden, desto ungenauer wird die Temperaturführung des Ausgangs dieser Wärmetauscher, also die Temperatur des zubereiteten Brauchwassers, im folgenden Warmwasser genannt. Dieses Brauchwasser kann maximal diejenige Temperatur erreichen, die das Heißwasser aus einem Speicher zur Verfügung stellt, wird diese Temperatur aber meist nicht erreichen. Die Fördermenge dagegen ist durch den Durchfluß einerseits begrenzt, zum anderen durch die zu erreichende Temperatur, so daß eine zu hohe Entnahmemenge (Fördervolumen pro Zeit) zu einem Abfall der Temperatur des auf einen festen Temperaturwert normalerweise geregelten Brauchwassers führt. Die zuvor beschriebene Möglichkeit der Bereitstellung von größeren Wärmetauschern zur Schaffung eines größeren Durchflusses (Volumens pro Zeit) kann zwar die Fördermenge zur Verfügung stellen, verliert aber die Möglichkeit, eine genaue Regelung der Warmwasser-Temperatur am Ausgang des großen Wärmetauschers zu erreichen. Ganz besonders findet das bei geringen Zapfleistungen seine Berechtigung, wenn ein für hohe Zapfleistungen geeigneter Wärmetauscher im unteren Leistungsbereich betrieben wird, so beispielsweise eine Förderleistung von über 300 l/min als Nennleistung möglich ist, dieser Wärmetauscher aber nur in einem Bereich von unter 5% seines Volumendurchsatzes betrieben wird. Auch dann können die Temperaturen nicht sorgfältig und sicher auf einem konstant vorgegebenen Niveau gehalten werden.
Der Erfindung liegt deshalb die Problemstellung zugrunde, einen erhöhten Volumendurchsatz von im Durchlaufprinzip erwärmtem Brauchwasser zu ermöglichen und gleichzeitig die Temperaturstabilität mit hoher Genauigkeit beizubehalten, auch bei niedrigen Förderleistungen (Volumen oder Masse pro Zeit).
Gelöst wird dieses Problem dadurch, daß zumindest zwei (zwei oder mehr) Wärmetauscher im Durchflussprinzip ausgangsseitig parallel geschaltet werden (Anspruch 1, Anspruch 20).
Zunächst ist nur einer dieser Wärmetauscher aktiv und beteiligt sich an der Erwärmung des gezapften Brauchwassers. Erreicht dieser Wärmetauscher seine Fördergrenze oder droht diese Fördergrenze zu überschreiten, angezeigt durch das Erreichen, insbesondere Überschreiten, eines Schwellenwertes, schaltet der zweite Wärmetauscher hinzu, dessen Sekundärkreis hinsichtlich des Kaltwasser-Zulaufes dann parallel geschaltet ist, dessen Sekundärkreis hinsichtlich des Warmwasser-Ausgangs auch parallel geschaltet ist, der aber im Heißwasser-Zuleitungspfad über eine gesonderte Steuerung der zugeführten Heißwasser-Volumenmenge eigenständig auf die Temperatur der Sekundärseite (des gezapften Brauchwassers) geregelt wird.
Die Regelung übernimmt ein Steuergerät, das sowohl das Zuschalten (auch "Freigeben") des Kaltwasser-Anschlusses (Anspruch 5,6) veranlaßt, wie auch jede einzelne Temperatur am Ausgang des kombinatorisch zusammenwirkenden sekundären Warmwasser-Strömungsflusses einstellt (Anspruch 8).
Um den Vergleich mit dem Schwellenwert zu ermöglichen, wird ein Meßwert ermittelt, der für jeden Wärmetauscher vorgesehen sein kann. Übersteigt der Meßwert - beispielsweise als eine gezapfte Brauchwassermenge - den Schwellenwert, so wird das Schaltsignal zum Zuschalten des weiteren Wärmetauschers gegeben (Anspruch 11, 12, 13).
Der Schwellenwert kann im Bereich zwischen 50% und 100% der maximalen Förderleistung des zuletzt eingeschalteten Wärmetauschers liegen, vgl. Anspruch 2 mit seinen Alternativen und Anspruch 4. Er kann auch so definiert werden, daß bei einem Zusammenschalten von mehreren gleichen Wärmetauschern mit gleicher maximaler Fördermenge (Anspruch 4) von einem jeweiligen Mehrfachen eines festen maximalen Schwellenwertes ausgegangen wird, wenn ein Signal als für den sekundären Durchfluß repräsentativ als Summensignal zur Verfügung steht.
Für die Modularisierung ist es von Vorteil, wenn jeder Wärmetauscher eigenständig steuerbar ist, sowohl hinsichtlich des für ihn erfaßten Meßwertes zum Durchflußvolumen, wie auch hinsichtlich der Ausgangstemperatur und dem primärseitig aufgenommenen Fördervolumen für das Heißwasser.
Der grundsätzlich betriebene Wärmetauscher, der regelmäßig zuerst eingeschaltet ist, ist auch ohne ein zusätzliches Steuerventil realisierbar, das den Kaltwasseranschluss öffnet, wenn der Schwellenwert überschritten wird. Aus Symmetriegründen kann es aber von Vorteil sein, alle Wärmetauscher mit einem solchen Ventil zu versehen und einen der Wärmetauscher über das Einschaltventil regelmäßig eingeschaltet zu lassen und die anderen Wärmetauscher bei Überschreiten des jeweiligen Grenzwertes des vorhergehenden Wärmetauschers über das jeweilige Einschaltventil hinzuzuschalten.
Dabei kann auch eine Abwechslung des jeweils die Anfangslast zur Verfügung stellenden Wärmetauschers erfolgen, so daß eine gleichmäßige Verwendung aller in zeitlicher Kaskade geschalteten Wärmetauscher langfristig erzielt wird.
Die Vorgabe des Schwellenwertes ist über einen weiten Bereich möglich, abhängig von der Anwendung und abhängig von der Größe der Wärmetauscher. Wird der Schwellenwert in einem Bereich unterhalb von 20% der Nennleistung eines jeweiligen Wärmetauschers gelegt, so findet eine relativ frühe Zuschaltung des nächst folgenden Wärmetauschers statt. Ein solches frühzeitiges Zuschalten des nächsten Wärmetauschers senkt die Druckschwankungen im Zeitpunkt des Zuschaltens, zu dem dann zwei oder mehr parallele Strömungspfade eigentlich gleichberechtigt nebeneinander stehen. Der Druckverlust von mehreren früh parallel geschalteten Wärmetauschern wird hinsichtlich des geförderten Brauchwassers gesenkt und Ausgleichsschwingungen am Ausgang hinsichtlich der Temperatur finden ebenfalls in nur geringerem Maße statt.
Eine spätere Zuschaltung des nächsten Wärmetauschers ist vorteilhaft, so oberhalb von 50% der Nennleistung, im Bereich zwischen 50% und 60% oder im Bereich zwischen 20% und 80% der jeweiligen Nennleistung, wobei von jeweils gleichen Wärmetauschern ausgegangen wird, die parallel geschaltet sind (Anspruch 22). Für eine mittlere Förderleistung werden meist zwei bis vier Wärmetauscher benötigt. Hier empfiehlt sich die Verwendung einer Schwelle zwischen 50% und 80% der Nennleistung. Bei Großverbrauchern, wie beispielsweise Stadien, werden mehr als vier Wärmetauscher benötigt.
Nach einem jeweiligen Umschalten findet eine Veränderung des Schwellenwertes statt, um ein Zurückschalten des gerade zugeschalteten nächsten Wärmetauschers zu vermeiden. Es kann hier mit der Hysterese gearbeitet werden, es kann mit einem zeitlichen Sperrsignal gearbeitet werden, oder der Schwellenwert selbst wird herabgesetzt (Anspruch 16). Die Herabsetzung ist so bemessenen, daß ein Verteilen des bislang in dem oder den aktiven Wärmetauschern auf die Anzahl der nach dem Zuschalten parallel geschalteten Wärmetauschern nicht dazu führt, daß ein Abschalten des neu hinzugekommenen Wärmetauschers in seinem Sekundärkreis wieder stattfindet. Es herrscht für die Herabsetzung des Schwellenwertes am auslösenden Wärmetauscher also eine Abhängigkeit von der Anzahl der parallel geschalteten Wärmetauscher. Der Schwellenwert des neu hinzugekommenen Tauschers bleibt gleich.
Die Strömung verteilt sich ideal gleichmäßig auf die parallel geschalteten Wärmetauscher, jeweils bezogen auf die Sekundärseite. Bei zwei parallel geschalteten Tauschern ist die Herabsetzung des Schwellenwertes dann auf einen Wert unterhalb der Hälfte des maximalen Fördervolumens vorgesehen, während ein Herabsetzen des Schwellenwertes auf zwei Drittel erfolgt, wenn ein dritter Wärmetauscher hinzugeschaltet wird. Wird ein vierter Wärmetauscher hinzugeschaltet, ergibt sich eine Schwellenwert-Reduzierung auf einen Wert unter ¾. Als Vergleichswert kann regelmäßig derselbe Schwellenwert herangezogen werden, der zuvor anhand von Anspruch 2 beschrieben war.
Vorteilhaft ist, daß jeder Wärmetauscher für sich eine eigene Steuerung der Abgabetemperatur vornimmt, durch Einstellen des primären Heißwasser-Zulaufs und seinen Volumenstrom. Die Steuersignale für das Zuschalten des sekundären Kreislaufes, die als solches bereits angelegt sind, parallel geschaltet zu werden, nur durch ein Ventil erst nacheinander, abhängig von der abzugebenden Volumenleistung hinzugeschaltet werden, kann mit einer Steuerlogik ausgeführt werden, die nicht in die eigentliche Regelung der einzelnen Wärmetauscher eingreift. Sie bleiben vielmehr sich selbst überlassen.
Es können nicht nur der direkte Meßwert der sekundären Strömung Verwendung finden, es kann ebenso ein Signal (Meßwert oder Sollwert) Verwendung finden, das diesem zumindest annähernd repräsentativ ist, bezogen auf den Zeitbereich, zu dem der Schwellenwert erreicht wird. Das muß nicht zwingend eine Proportionalität sein.
Selbst wenn über eine zentrale Steueranlage alle Wärmetauscher geregelt werden, werden sie regelungstechnisch selbständig hinsichtlich der Temperaturregelung behandelt. Die übergeordnete Steuerlogik schaltet die sekundären Strömungspfade zu oder ab, je nach Vorgabe der Schwellenwerte und dem sich ergebenden Vergleich mit dem fluß-repräsentativen Signal.
Sinkt die gezapfte Fördermenge an mehreren parallel geschalteten Wärmetauschern entsprechend einer gesunkenen Anforderung, schalten die Wärmetauscher langsam zurück, d.h. einer nach dem anderen wird entsprechend dem Absinken und der gewählten Schwellenwerte wieder aus der aktiven Parallelschaltung herausgenommen. Hierbei werden die Schwellenwerte entsprechend umgekehrt verändert, also bei einem Sperren eines Wärmetauschers wird der Schwellenwert erhöht, weil als Folge des weg-geschalteten Wärmetauschers sich die weiterhin noch fließende Strömung auf eine geringere Anzahl von Wärmetauschern verteilt und deshalb ein Anstieg der Strömung in jedem Wärmetauscher die Folge ist. Auch hier hat die Bemessung so zu erfolgen, daß ein erneutes Freigeben des gerade abgeschalteten Wärmetauschers vermieden wird.
Auch andere Steuerungen des Zuschaltens und Abschaltens können Anwendung finden, die nicht durch eine Veränderung der Schwellenwerte arbeiten, wenn die dabei beschriebene Logik des Zuschaltens und des Beibehaltens eines zugeschalteten Wärmetauschers ebenfalls erfüllt wird. Praktisch hat sich das Verändern der Schwellenwerte als eine einfach zu realisierende Steuerlogik erwiesen, die auch hinreichend sicher gegenüber Ausgleichsschwankungen bei einem Schaltvorgang ist.
Die praktischen Schwellenwerte liegen im höheren Prozentbereich zumeist 10% bis 20% unter den theoretischen Schwellenwerten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen in den Figuren näher erläutert.

Figur 1: ist ein Hydraulikschaltplan einer Kaskadensteuerung mit drei Wärmetauschern 1, 2, 3, einem Speicher K und einem Brauchwasserverbraucher 50.
Figur 2: ist ein schematisches Schaltbild von zwei Wärmetauschern 1,2, die in Kaskade geschaltet sind und einen Verbraucher 50 versorgen.
Figur 3: ist ein Verlauf der geförderten Volumenströme m_i(t) bei i=1,2,3,...n von drei sekundärseitig nacheinander parallel geschalteten Wärmetauschern, wie in Figur 1 dargestellt, wobei Schwellenwerte g₁,g₂ und g₃ eingezeichnet sind.
Figur 4: ist eine schematische Skizze einer Anordnung ähnlich der von Figur 1, nur mit zusätzlichem Schaltventil 10a am ersten Wärmetauscher, wobei die relevanten Steuerungsleitungen beibehalten wurden und die übrigen Steuerleitungen zur Schaffung von Übersichtlichkeit fortgelassen wurden.

Figur 1 veranschaulicht ein Gesamtschaltbild von drei Wärmetauschern 1,2,3, die in einem Verbund zusammengeschaltet sind. Gespeist werden sie gemeinsam von einem Speicher K auf der Primärseite. Die zusammengeschalteten Wärmetauscher 1,2,3 speisen auf der Sekundärseite gemeinsam eine Sammel-Leitung WW, die zu zumindest einem Verbraucher 50 im Haus führt. Eine Rücklauf-Zirkulationsleitung 51 kann von der Sammelleitung zu einem der Frisch- oder Kaltwasser-Zuläufe 10 der drei Wärmetauscher zurückgeführt werden, um auch bei wenig entnommenem Brauchwasser an der Zapfstelle 50 in der gesamten Leitung WW eine im wesentlichen gleichmäßige Temperatur des Brauchwassers zu erreichen. Ein Steuergerät 60 ist mit mehreren Eingangssignalen 61,62,63 sowie Ausgangs-Stellgrößen 64,65 und 67 versehen und steuert anhand eines vorgegebenen Steuerprogramms die zusammen geschaltete Anordnung von den gezeigten drei Wärmetauschern.
Es soll im folgenden ein Wärmetauscher erläutert werden, wobei die Bezugszeichen um jeweils zehn erhöht für den zweiten Wärmetauscher 2 und um weitere zehn erhöht für den dritten Wärmetauscher 3 gelten und dabei gleiche Elemente bezeichnen. Das System mit den drei gezeigten Wärmetauschern 1 bis 3 ist beliebig erweiterbar, zumindest werden für eine Zusammenschaltung aber zwei einzelne Wärmetauscher benötigt, wie aus Figur 2 ersichtlich, die später erläutert werden soll.
Von dem Speicher K wird über einen Strömungspfad 13 und eine steuerbare Zuführpumpe 13a dem ersten Wärmetauscher 1 auf der Primärseite heißes Wasser zugeführt, das dem Schichtspeicher K entnommen wird. Das heiße Wasser HW gibt die - meist nicht erreichte - maximale Temperatur wieder, die das Brauchwasser auf der Sekundärseite des Wärmetauschers erhalten soll. Die Primärseite wird über die Förderpumpe 13a mit dem heißen Wasser beaufschlagt, während das aus dem Wärmetauscher zurückfließende Brauchwasser im Rücklauf RL dem Speicher wieder zugeführt wird. Ein Steuerventil 16 ist im Rücklauf so vorgesehen, daß bei Anlagenstillstand eine Blindzirkulation gesperrt wird und die Gefahr von Steinbildung auf der Trinkwasserseite herabgesetzt wird. Erst wenn ein Durchfluß auf der Sekundärseite des Wärmetauschers erfaßt wird, schaltet das Steuergerät 60 das Ventil 16 ein, um die Primärzirkulation in Gang zu setzen und steuert die Förderleistung der Zuführpumpe 13a.
Eine Temperatur am Temperatursensor 14 am Einlauf des Wärmetauschers 1 wird gemessen und über eine der Leitungen 62 dem Steuergerät 60 zugeführt. Eine der Leitungen 65 steuert das Ventil 16 im Primärkreis und eine der Leitungen 62 gibt den Eingangs-Temperaturwert des ersten Wärmetauschers auf der Primärseite, gemessen von dem Sensor 14 an das Steuergerät 60. Eine der Leitungen 64 steuert die Förderpumpe 13a im Heißwasser-Zulauf 13.
Auf der Sekundärseite ist ein Meßglied 11 vorgesehen, das eine Strömung im Sekundärkreis erfaßt und als Meßwert über eine der Leitungen 61 dem Steuergerät 60 zuführt. Ein Temperatursensor 15 auf der Sekundärseite erfaßt die Temperatur am Ausgang oder im Ausgangsbereich des Wärmetauschers 1 und führt diesen Meßwert über eine der Leitungen 63 dem Steuergerät 60 zu. Die Ausgangsleitung für das warme Brauchwasser WW ist 12.
Der Wärmetauscher arbeitet im Gegenstromprinzip, also so, daß das schon stark erwärmte sekundärseitige Brauchwasser an dem die hohe Temperatur aufweisenden primären Heißwasser HW vorbeiströmt und die Strömungen im Wärmetauscher auf der Primärseite und Sekundärseite gegensinnig gerichtet sind.
Die Beschreibung für dieses eine Wärmetauschersystem gilt auch für die beiden anderen Wärmetauschersysteme 2 und 3. Zusätzlich zu dem beschriebenen System 1 ist bei dem System 2, dessen Ausgangsleitung 22 auch auf der Sekundärseite liegt, ein Ventil 20a auf der Sekundärseite im Kaltwasser-Zufluß 20 vorgesehen. Dieses Ventil wird von dem Steuergerät 60 gesteuert. Ein ebensolches Ventil 30a ist in dem Kaltwasser-Zufluß 30 des dritten Wärmetauschers 3 vorgesehen, das auch über eine der Steuer-Leitungen 67 vom Steuergerät 60 angesteuert wird. Im ersten Wärmetauscher 1 ist ein solches Ventil im Kaltwasser-Zufluß 10 nicht vorgesehen, es kann dort aber ebenfalls ergänzt werden, was eine weitere Ausführungsvariante ist, die später beschrieben werden soll.
Die Funktion der am Ausgang (stromabwärts) parallel geschalteten drei Wärmetauscher 1,2,3 erschließt sich über die Zusammenschaltung der drei Ausgangsleitungen 12,22 und 32 sowie über die Zusammenschaltung der drei Kaltwasser-Eingangsleitungen 10,20 und 30, die stromeinwärts (eingangs) alle gemeinsam an einem Frisch- oder Kaltwasser-Zulauf KW angeschlossen sind. Ist keines der beiden Steuerventile 20a, 30a geöffnet, so ist alleine der Wärmetauscher 1 in Funktion und kann über die Steuerung des Steuergerätes 60 warmes Brauchwasser WW an seiner Ausgangsleitung 12 zur Verfügung stellen. Die Steuerung arbeitet dabei mit einer Regelung über die sekundärseitig erfaßte Temperatur am Sensor 15 und die per Meßwert ermittelte Zapfmenge am Sensor 11. Entsprechend des Wärmebedarfs wird die Vorlaufpumpe 13a als Förderpumpe proportional angesteuert, bei geöffnetem Ventil 16. Das Ventil 16 öffnet, nachdem der Sensor 11 im Sekundärkreis den Beginn eines Zapfens von Brauchwasser an der Zapfstelle 50 signalisiert.
Erreicht die Zapfmenge des Verbrauchers 50 Größenordnungen (Volumen pro Zeit), die von dem ersten Wärmetauscher 1 nicht mit einem gleichbleibenden Temperaturwert zur Verfügung gestellt werden können, schaltet das Steuergerät 60 den zweiten Wärmetauscher 2 durch Einschalten (Öffnen) des dortigen Steuerventils 20a hinzu. Auch hier findet danach eine Regelung des dortigen Temperaturwerts am Sensor 25 statt, durch Verändern der Fördermenge der Förder- oder Zulaufpumpe 23a. Die Temperaturwerte der Sensoren 15 und 25 sollen gleich sein und entsprechend arbeitet die Steuerung 60 durch Einstellen von individuellen Drehzahlen der Förderpumpen 13a und 23a.
Das Ventil 20a (auch 30a) ist nicht als Proportionalventil, sondern als Ein/Aus-Ventil ausgestaltet, so daß mit ihm nur der Kaltwasser-Zufluß generell geöffnet wird, wenn der erste Wärmetauscher 1 die geforderte Zapfleistung nicht bei gleichbleibender Temperatur erbringen kann, oder geschlossen bleibt, wenn der erste Wärmetauscher für die geforderte und verwendete Zapfmenge des Verbrauchers 50 ausreichend ist.
Das beschriebene Zuschalten des weiteren Wärmetauschers 2 bei Überschreiten der Leistungsfähigkeit des ersten Wärmetauschers 1 setzt sich mit dem dritten Wärmetauscher 3 fort. Auch hier wird bei Überschreiten eines Schwellenwertes, der repräsentativ für das Erreichen der Leistungsgrenze des ersten Wärmetauschers ist, das Ventil 30a geöffnet. Es schließt sich eine individuelle Temperaturregelung mit dem dem Ausgang von Tauscher 3 zugeordneten Temperatursensor 35 an, gesteuert über die Fördermenge der Vorlaufpumpe 33a.
Der erste Schwellenwert kann so eingestellt sein, daß er im Bereich zwischen 90% und 100% der Nenn-Förderleistung des ersten Wärmetauschers 1 liegt. Der zweite Schwellenwert des zweiten Wärmetauschers 2 ist hinsichtlich der Förderleistung des zweiten Tauschers 2 entsprechend bemessen. Der Schwellenwert kann entsprechend den Gegebenheiten aber auch so verändert werden, daß er auf den Wert einer maximalen Förderleistung gelegt wird oder an die Grenze der Nennleistung, so daß ein abrupter Übergang zwischen den beiden Wärmetauschern 1,2 erreicht wird.
Das Parallelschalten durch Vorgabe von Schwellenwerten kann auch in hier zusammengefaßt erörterten Realisierungsvarianten modifiziert werden. So ist eine Parallelschaltung nicht zwingend nur dann sinnvoll, wenn eine Leistungsgrenze des vorhergehenden Wärmetauschers oder der schon parallel geschalteten vorhergehenden mehreren Wärmetauschern erreicht wird. Hier soll der Begriff der "aktiven Parallelschaltung" geprägt werden, gegenüber demjenigen einer passiven Parallelschaltung. Alle fest installierten Wärmetauscher 1,2,3 sind passiv auf der Sekundärseite parallel geschaltet, haben also die Fähigkeit, eine Parallelschaltung einzugehen und sind durch Rohrleitungen 10,20,30 sowie 12,22,32 und den sekundären Strömungspfad im jeweiligen Wärmetauscher schon parallel geschaltet. Es ist nur ein Ventil vorhanden, das mit 20a,30a bislang beschrieben war und das als Ventil 10a auch in die Leitung 10 zum ersten Primärtauscher eingefügt werden kann. Dieses Ventil trennt die aktive von der passiven Parallelschaltung. Ist es eingeschaltet, so ist dieser Strömungspfad aktiv, ist es ausgeschaltet, so besteht nur die Möglichkeit einer Parallelschaltung, und es ist eine passive Parallelschaltung vorgesehen.
Das Wechseln von dem passiven Parallelschalten in einen zeitlich gestaffelten aktiven Zustand geschieht gemäß obiger Darstellung durch das Hinzunehmen eines Schwellenwertes. Dieser kann abhängig vom Anwendungsgebiet, von der Anzahl der Wärmetauscher und abhängig von der Größe der Wärmetauscher weitreichend variiert werden, eigentlich kann er die gesamte Bandbreite des Fördervolumens pro Wärmetauscher einnehmen, also zwischen 5% und praktisch 100% so gelegt werden, daß ein Hinzuschalten des nächsten Wärmetauschers, also ein Überführen dieses Wärmetauschers in den aktiv parallel geschalteten Zustand, früher oder später erreicht wird.
Eine frühere Zuschaltung empfiehlt sich dann, wenn große Anforderungen bei einer großen Anzahl von Wärmetauschern benötigt werden, so daß möglichst schnell die gesamten gestaffelten Wärmetauscher verfügbar sind und sich die Strömungslast auf alle Wärmetauscher gleichmäßig aufteilt. Auch bei ganz kleinen Wärmetauschern unter 30liter/min kann es sich empfehlen, oberhalb von 5% der Nennleistung bereits einen Umschaltvorgang zum nächsten Wärmetauscher einzuleiten. Die Bereichsgrenzen liegen hier so, daß zwischen 20% und 80%, zwischen 50% und 60% oder oberhalb von 50% eine Umschaltung erfolgt. Je später die Umschaltung erfolgt, desto stärker sind Ausgleichsvorgänge, weil sich der Volumenstrom aus den aktiv parallel geschalteten Wärmetauschern dann auf die um eins erweiterten aktiv parallel geschalteten Wärmetauscher aufteilt.
Im Falle von einer Zuschaltung eines zusätzlichen Wärmetauschers, also von einem Wärmetauscher auf zwei Wärmetauscher, was zu einer Halbierung der Strömungslast in dem bislang aktiven Wärmetauscher führt, ergibt sich ein sehr schnelles Ansteigen der Strömung in dem neu hinzugeschalteten Wärmetauscher. Wenn diese Ausgleichsvorgänge möglichst gering gehalten werden sollen, empfiehlt sich eine frühe Umschaltung. Das kann sogar dazu führen, daß der Schwellenwert ganz fortgelassen wird und generell alle Wärmetauscher in einem aktiv parallel geschalteten Zustand vorliegen, so daß eine Multiplikation ihrer Förderleistungen gegeben ist.
Es kann sich auch anbieten, die Schwellenwerte gestaffelt zu verändern, also die zeitlich später zugeschalteten Wärmetauscher bei höheren Schwellenwerten erst hinzuzunehmen, während der anfängliche Wechsel von einem auf zwei Wärmetauscher schon früher geschieht, um den Wechsel der Strömungslast nicht zu groß werden zu lassen. Zusätzlich hinzugenommene Wärmetauscher ergeben nur noch eine (n-1)/n-Änderung, also von 1 auf 2/3 bei drei Tauschern oder von 3/3 auf 3/4 bei Hinzuschalten des vierten Wärmetauschers, so daß die Änderungen hier nicht mehr so gravierend sind.
Vorteilhaft ist bei dem Schaltvorgang auch eine Hysterese vorgesehen, die dafür sorgt, daß ein Abschalten eines Wärmetauschers bei sinkender Entnahme des Verbrauchers 50 erst zu einem deutlich geringeren Volumenwert erfolgt, als zu dem Wert, bei welchem die Zuschaltung erfolgte. Ein Bereich von 5% bis 10% der Nenn-Fördermarge hat sich als günstig erwiesen.
Auf diese Weise wird sichergestellt, daß eine feinfühlige Regelung und eine genaue Temperatureinstellung so möglich wird, als ob nur ein kleiner Wärmetauscher alleine gesteuert wird und für die Brauchwasserversorgung verantwortlich ist. Ein Hinzuschalten eines weiteren kleinen Wärmetauschers 2 verändert an diesen Gegebenheiten nichts, es wird weiterhin eine genaue Steuerung der Temperatur erreicht, auch wenn die mögliche Zapfmenge verdoppelt wird. So kann in einer Kaskade durch schrittweises Hinzuschalten weiterer Wärmetauscher eine große Menge an zapfbarem Warmwasser WW zur Verfügung gestellt werden, bei weiterhin erhaltener genauer Regelung der Temperatur so, als ob nur ein kleiner Wärmetauscher für die Warmwasserbereitung eingesetzt wird.
Im Beispiel kann davon ausgegangen werden, daß eine Zapfmenge von beispielsweise bis zu 320 l/min dazu führen würde, daß ein solches einzelnes Gerät bei gezapften Fördermengen von 5 l/min nicht mehr hinreichend genau die Temperatur einhalten könnte. Die beschriebenen Wärmetauscher 1,2 und 3, die im Nennbereich von 20 l/min, 30 l/min oder 40 l/min liegen, also mit Leistungen deutlich unterhalb von 100 l/min Nennfördermenge arbeiten, stellen eine genau beherrschbare Temperaturregelung bereit, bei beliebig erweiterbarer Zapfmenge, durch jeweiliges Hinzuschalten eines weiteren Wärmetauschers, der sekundärseitig parallel geschaltet und primärseitig über ein weiteres Ventil entsprechend den Ventilen 20a,30a zunächst gesperrt wird.
Werden alle Wärmetauscher mit einem dem Ventil 20a entsprechenden Sperrventil zu Steuerungszwecken versehen, kann das Gerät 60 auch so arbeiten, daß ein jeweils wechselnder Wärmetauscher die Anfangslast erfüllt, während das Hinzuschalten des weiteren und des nächsten Wärmetauschers entsprechend verändert ist. So kann jeder Wärmetauscher im Zuge eines Gesamtsystems und in einem vorgegebenen Zeitschema einmal die Grundlast für eine gewisse erste Zeitspanne erfüllen, während ein jeweils anderer Wärmetauscher für die maximale Brauchwasser-Zapfmenge bereitsteht und insoweit meist im Wartezustand verharrt, bei dem das Zulaufventil 20a, 30a nicht eingeschaltet ist.
Die beschriebenen Steuersignale der Leitungsgruppen 64, 65 haben jeweils so viele Steuerleitungen, wie Förderpumpen 13a, 23a, 33a oder Sperrventile 16,26,36 betrieben werden müssen. Die Steuerleitungen 67 steuern die beschriebenen Zulaufventile 20a, 30a, die abhängig von der Fördermenge nacheinander eingeschaltet werden. Die Meßsignale der Leitungsgruppen 61,62 und 63 entsprechen der Anzahl der verwendeten Wärmetauscher. Zusätzlich kann ein Meßsignal in der Gruppe 63 vorgesehen sein, das die Primärtemperatur des Speichers K mißt und dem Steuergerät 60 ebenfalls zuführt.
Aus Figur 2 geht eine Minimal-Schaltungsanordnung hervor, bei der zwei Wärmetauscher 1,2 Verwendung finden. Der Primärkreis I ist im Inneren gezeigt, der Sekundärkreis II ist jeweils außen gezeigt. Der Kaltwasser-Zufluß des ersten Wärmetauschers 1 führt in den Wärmetauscher und ein Auslaß 12 am ersten Wärmetauscher führt zu der Entnahmestelle 50. In gleicher Weise ist der zweite Wärmetauscher 2 vorgesehen, nur sekundärseitig bei 22 parallel geschaltet, mit einem Einlauf des Kaltwassers über ein schaltendes Ventil 20a, das über eine Steuerleitung 67 gesteuert wird. Die Sekundärseite des zweiten Wärmetauschers 2 ist 22 und führt auch zu der Zapfstelle 50. Die Summe der Durchflußmengen der beiden Wärmetauscher steht für die Brauchwasserentnahme von warmem Brauchwasser WW zur Verfügung.
Primärseitig ist ebenfalls eine Parallelschaltung vorgesehen, wobei jeder Wärmetaucher aber eigenständig und individuell über eine Förderpumpe P, die der Förderpumpe 13a, 23a aus Figur 1 entspricht, in seiner Wärmezufuhr gesteuert werden kann. Von der Wärmezufuhr K aus einem Speicher oder direkt aus einem Erzeuger führt Heißwasser HW zu den Förderpumpen P, während der primärseitige Rücklauf RL der beiden Wärmetauscher 1,2 zusammengefaßt ist.
Sobald ein Schwellenwert der sekundärseitigen Fördermenge (pro Zeit) des ersten Wärmetauschers 1 erreicht wird, schaltet das Ventil 20a - bespielsweise als Motorventil - über die Stellgröße 67 auf und erlaubt den Zufluß von Kaltwasser in den zweiten Wärmetauscher 2, um dort von dem Heißwasser und der Primärpumpe P erwärmt zu werden. Sein Volumenstrom in der Ausgangsleitung 22 addiert sich zum Volumenstrom der Ausgangsleitung 12 des ersten Wärmetauschers, so daß nahtlos und ohne wesentliche Temperaturschwankung eine zusätzliche Fördermenge bereitgestellt wird, die eine höhere Förderleistung an der Zapfstelle 50 erlaubt.
Die Erfassung der Fördermenge (pro Zeit) kann an beliebiger Stelle des Strömungspfades auf der Sekundärseite erfolgen. Bevorzugt ist eine Strömungsmessung am Kaltwasser-Einlauf. Eine solche Strömungsmessung kann aber auch indirekt durch eine Temperaturmessung oder eine Differenzmessung erfolgen, ebenso wie andere Sensoren, die nicht Flügelzellenräder sein müssen, Anwendung finden können. Auch Sollwerte können Verwendung finden, soweit eine hinreichende Repräsentierung des sekundären Strömungsflusses bereitgestellt wird, zumindest für denjenigen Bereich, in dem der Schwellenwert erreicht wird. Besonders günstig ist eine Proportionalität und eine direkte Messung der sekundären Brauchwassermenge. Ausreichend ist aber auch die Verwendung von diesen repräsentierenden anderen Größen des Systems, wie beispielsweise die Förderleistung der Primärpumpe auf der Primärseite, die von der Regelungstechnik auch als Sollwert zur Verfügung gestellt wird. Diese "Meßgröße" kann also ein Sollwert, ein echter Meßwert oder ein synthetisch erzeugter Wert sein, so daß er als ein Signal bezeichnet werden soll, daß repräsentativ für den sekundären Fluß ist.
In einem Beispiel soll anhand der Figur 3 erläutert werden, wie der Schwellenwert Einfluß auf den Schaltzustand des Systems nach Figur 1 oder für zwei Wärmetauscher nach Figur 2 nimmt. In dieser Figur ist der Massenstrom als kontinuierliche Größe m(t) eingezeichnet, einmal für den ersten Wärmetauscher m₁(t), einmal für den zweiten Wärmetauscher m₂(t) und für die Figur 1 auch als dritter Massenstrom m₃(t). Beginnend links der Zeit t₁ steigt der Verbrauch an der Entnahme WW oder 50 an und demzufolge auch die Strömung im ersten Wärmetauscher 1. Bei Erreichen des ersten Schwellenwertes g₁, der der maximalen Fördermenge im Beispiel entspricht, wird das Ventil 20a zugeschaltet, was zum Zeitpunkt t₁ geschieht. Im Zeitpunkt zwischen t₁ und t₂ findet ein Ausgleichsvorgang zwischen den ersten beiden Wärmetauschern 1,2 statt, der zu einem Ansteigen des als Zustandsgröße anzusehenden Flusses auf den halben Wert im zweiten Wärmetauscher führt und zu einem Absinken auf den hälftigen Wert im ersten Wärmetauscher. Anschließend wird angenommen, daß zwischen den Zeiten t₂ und t₃ keine Veränderung der Strömungsleistung an der Entnahmestelle 50 benötigt wird, so daß keine Veränderung des Summenstroms stattfindet.
Zur Vermeidung einer Schaltschwellen-Problematik ist der Schwellenwert g₁ zum Zeitpunkt t₁ herabgesetzt worden. Er ist hier auf einen Wert unter g₂ herabgesetzt worden, was weniger als g₁/2 ist, um ein Zurückschalten zu vermeiden. Das ist an der Figur 3 anschaulich zu ersehen.
Nach dem Zeitpunkt t₃ steigt der Verbrauch an der Entnahmestelle WW wieder an. Er steigt in beiden Wärmetauschern 1,2 gleichmäßig an, wobei hier nicht auf die übrigen Regelvorgänge der Primärpumpen 13a,23a Bezug genommen wird, die entsprechend höhere Fördervolumen benötigen, um dem gestiegenen Bedarf Rechnung zu tragen und die Temperatur an der Meßstelle 15,25 jeweils individuell für jeden Wärmetauscher konstant zu halten. Das Ansteigen bis zum Zeitpunkt t₄ ist anschaulich ersichtlich. Zu dem Zeitpunkt t₄ erreicht der zweite Wärmetauscher 2 anhand des Signals, das von der dortigen Durchflußmessung 21 abgenommen wird, den maximalen Strömungswert g₁ als unveränderten Schwellenwert. Erneut schaltet ein weiteres Ventil, diesmal das Ventil 30a in Figur 1. Im Zeitraum zwischen t₄ und t₅ findet ein Ausgleich der Strömungen statt, so daß jeder Wärmetauscher 2/3 der Gesamtlast übernimmt, was zu einem starken Anstieg im dritten Wärmetauscher führt, der im dritten Teilbild der Figur 3 ersichtlich ist. Der Schwellenwert wird zum Zeitpunkt t₄ als Schrittfunktion abgesenkt, auf einen Wert unterhalb g₃, also unter einen Wert von 2/3, um ein Zurückschalten des Ventils 30a zu vermeiden.
Der beschriebene Vorgang setzt sich mit weiteren Wärmetauschern entsprechend fort.
Die Veränderung der Schwellenwerte wird von der Steuereinrichtung 60 vorgenommen, denen nach Figur 1 oder 2 die Meßgrößen 11,21,31 zugeführt werden. Statt diesen drei Meßgrößen kann auch die einzige Meßgröße 11 oder 21 oder 31 verwendet werden, wenn bei diesem Vergleich berücksichtigt wird, wie viele Wärmetauscher parallel angeschaltet sind. Auch die oben beschriebenen anderen Signale, beispielsweise Sollwerte der Primärpumpen 13a,23a,33a oder nur eine dieser Pumpen kann Verwendung finden, um mit den Schwellenwerten verglichen zu werden.
Alternativ zu einem fest vorgegebenen Schwellenwert kann dieser Schwellenwert auch adaptiert werden, um einen optimierten Betriebszustand zu erreichen. Beispielsweise kann ein Schwellenwert so ermittelt werden, daß er sich an eine Stelle im Verlauf zwischen minimaler und maximaler Förderleistung des jeweiligen Wärmetauschers plaziert, die dadurch festgelegt wird, daß ein Absinken seiner Ausgangstemperatur durch Sensor 15 detektiert wird. Genauer und schneller ansprechend sind aber solche Schwellenwerterkennungen, die an der Fördermenge orientiert sind, weil sie die eigentliche Störgröße des Systems ist. Sie wird durch den Benutzer am Entnahmeventil eingestellt und beeinflußt erst den Regelvorgang an dem Wärmetauscher 1. Ein unmittelbares Erfassen der Änderung dieses Strömungswertes ist deshalb die unmittelbarste und schnellste Meßgröße zur Ermittlung eines Systemzustandes, von dem ausgehend Vergleiche stattfinden, welcher und wie viele weitere Wärmetauscher nacheinander zugeschaltet werden müssen.
Schematisch herausgegriffen ist in Figur 4 das zuvor erwähnte Beispiel, bei dem alle Wärmetauscher 1,2 und 3 jeweils ein Schaltventil, beispielsweise ein Motorventil 10a,20a,30a besitzen, die über einen Steuerleitungsverbund 67 aus einzelnen Steuerleitungen 67a,67b,67c gesteuert werden. Alle übrigen Zustände und Einrichtungen sind so wie aus Figur 1, und die einzelnen Massenströme m₁(t) und m₂(t) sowie m₃(t) sind dargestellt, wie aus Figur 3 ersichtlich, um gemeinsam am Ausgang als M(t) abgegeben zu werden.
In einer ganz einfachen Ausführung kann das Ventil 20a aus Figur 2 oder alle Ventile 10a, 20a und 30a aus Figur 4 auch fortfallen, also nur eine Parallelschaltung im Sinne einer dauernden aktiven Parallelschaltung aller Wärmetauscher vorgesehen sein. Die Schwellenwerte von Figur 3 werden dann nicht benötigt und Ausgleichsvorgänge finden nicht statt. Jeder Wärmetauscher selber wird aber eigenständig hinsichtlich der Ausgangstemperatur am Sensor 15,25,35 gesteuert.
Die Steuerung der Pumpen P nach Figur 2 kann auch temperaturgeführt so erfolgen, daß ein Sensor die Rücklauftemperatur des Wassers aus dem jeweiligen Wärmetauscher ermittelt und die Pumpe P abschaltet, wenn diese Rücklauftemperatur einen Grenzwert überschreitet, z.B. die Temperatur des Heißwassers HW am Einlauf, gemessen über entweder Sensor 63a oder Sensor 14 (bzw. 24,34) am Wärmetauscher, abzüglich 5°C. Die Pumpe P wird dann nicht mehr proportional betrieben, sondern ganz abgeschaltet. Die Einschaltung und die Freigabe des weiteren Regelbetriebs der Zirkulationspumpe erfolgt erst wieder, wenn die gemessene Temperatur im Rücklauf um einen zusätzlichen Schwellenwert, beispielsweise 2°C abgesunken ist, was durch die weitere Entnahme des Brauchwassers aus dem Sekundärkreis veranlaßt wird. So ist an der Zapfstelle garantiert warmes Wasser vorhanden, aber die Zirkulationspumpe P muß weniger oft laufen und Strom kann für diese Pumpe eingespart werden.

Claims

Anordnung zum Bereitstellen von warmem Frisch- oder Brauchwasser (WW), bei welcher Anordnung
- von einem Kaltwasseranschluß (KW) kaltes, unter Druck stehendes Brauchwasser zumindest zwei sekundärseitig an einem Ausgang parallel geschalteten (12,22,32) Wärmetauschern (1,2,3) zuführbar ist;

- jedem der Wärmetauscher (1,2,3) über einen im Durchfluß veränderbaren primären Strömungspfad (13, 13a; 23, 23a, 33, 3a) heißes Wasser (HW) aus einer Heißwasserquelle (K) zuführbar ist;

- die Wärmetauscher (1,2,3) im Durchlaufbetrieb arbeitsfähig sind und zumindest ein erstes Signal (11) erzeugt wird, das für einen aktuellen Durchfluß (Volumenstrom, Massestrom) nur des ersten Wärmetauschers (1) zumindest im wesentlichen repräsentativ ist;

- zumindest ein Schwellenwert vorgegeben ist (60,g₁), wobei ein Erreichen dieses Schwellenwertes durch das Signal ein Zuschalten (20a) des zweiten Wärmetauschers (2) veranlaßt, um am sekundärseitigen Warmwasser-Ausgang (WW) die Summe von mehreren Volumenströmen, zumindest aber der beiden Wärmetauscher abzugeben.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwert im Bereich zwischen 20% und 80% der maximalen Förderleistung oder der Nenn-Förderleistung des zuerst aktiven Wärmetauschers (1) oder desjenigen Wärmetauschers (2,3) liegt, der zuletzt zugeschaltet worden ist; oder
- der Schwellenwert im Bereich zwischen 50% und 60% der maximalen Förderleistung oder der Nenn-Förderleistung des zuerst aktiven Wärmetauschers (1) oder desjenigen Wärmetauschers (2,3) liegt, der zuletzt zugeschaltet worden ist; oder

- der Schwellenwert im Bereich zwischen 50% und 100% der maximalen Förderleistung oder der Nenn-Förderleistung des zuerst aktiven Wärmetauschers (1) oder desjenigen Wärmetauschers (2,3) liegt, der zuletzt zugeschaltet worden ist; oder

- der Schwellenwert im Bereich zwischen 5% und 20% der maximalen Förderleistung oder der Nenn-Förderleistung des zuerst aktiven Wärmetauschers (1) oder desjenigen Wärmetauschers (2,3) liegt, der zuletzt zugeschaltet worden ist; oder
das Zuschalten erfolgt, wenn der zuletzt eingeschaltete Wärmetauscher seine Leistungsgrenze zu überschreiten droht.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei ein dritter Wärmetauscher (3) vorgesehen ist und ein weiterer Schwellenwert vorgegeben ist (60,g₁), wobei ein Überschreiten dieses Schwellenwertes ein Zuschalten (30a) des dritten Wärmetauschers (3) veranlaßt, um am sekundärseitigen Ausgang (WW) der drei Wärmetauscher (1,2,3) die Summe von drei Volumenströmen abzugeben.
Anordnung nach Anspruch 3, wobei der weitere Schwellenwert im Bereich zwischen 100% und 50% der maximalen oder Nenn-Förderleistung des zweiten Wärmetauschers (2) liegt.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, wobei das Zuschalten des zweiten, dritten oder eines weiteren Wärmetauschers (2,3) durch Öffnen eines Ventils (20a,30a), insbesondere in der Zufuhr des Kaltwassers (KW) zum zweiten, dritten oder weiteren Wärmetauscher (2,3), erfolgt.
Anordnung nach Anspruch 5, wobei das jeweilige Ventil (20a,30a) jeweils ein eigenständig ansteuerbares, insbesondere motorisch betriebenes Ventil zur Veränderung des Strömungsquerschnitts an einer Stelle des Sekundärpfades (II) ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Wärmetauscher eine solche Nenn-Förderleistung haben, die unterhalb von 100 l/min, insbesondere unterhalb von 50 liter/min liegt, wobei insbesondere die mehreren Wärmetauscher eine im wesentlichen gleiche Nenn-Abgabemenge pro Zeit oder Förderleistung (liter/min) besitzen.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, wobei eine Abgabetemperatur des erwärmten Brauchwassers nahe eines sekundären Ausgangs jedes Wärmetauschers gemessen wird (15,25) und einem Steuergerät (60) zugeführt wird.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Eingangstemperatur des Heißwassers (HW) zu jedem der mehreren Wärmetauscher (1,2,3) erfaßt (34,24,14) und dem Steuergerät (60) zugeführt wird.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei ein Steuergerät (60) vorgesehen ist, das den sekundärseitigen Durchfluß-Strömungspfad (II) zumindest eines der Wärmetauscher, insbesondere des zweiten Wärmetauschers, für eine Strömung öffnet (67,20a), wobei der Strömungspfad vom Kaltwasser-Anschluß (KW) zum Warmwasser-Ausgang (12,22) des warmen Brauchwassers des jeweiligen Wärmetauschers reicht, und wobei die Öffnung des sekundären Strömungspfades dann erfolgt, wenn der Schwellenwert überschritten wird oder die Förderleistung des zuletzt eingeschalteten Wärmetauschers (2) oder der insgesamt zugeschalteten Wärmetauscher (1,2) der gezapften Brauchwassermenge nicht mehr nachfolgen kann.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Signal als ein Meßwert (11,21,31) im wesentlichen proportional zum Durchfluß oder zum Volumen bzw. zur Masse pro Zeitintervall (Δm/Δt) ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 11, wobei das Signal bzw. der Meßwert repräsentativ für den sekundären Durchfluß durch den einen Wärmetauscher (1) ist.
Anordnung nach Anspruch 3 oder 12, wobei an mehreren Wärmetauschern (1,2,3) jeweils ein Meßwert erfaßt wird, der jeweils repräsentativ für den jeweiligen sekundären Durchfluß des jeweiligen Wärmetauschers (1,2) ist und jeder Meßwert mit einem eigenen Schwellenwert verglichen wird.
Anordnung nach Anspruch 13, wobei an zumindest drei Wärmetauschern (1,2,3), die als sekundärseitig (12,22,32) parallel geschaltete mehrere Wärmetauscher (1,2,3) ausgebildet sind, Durchflussmesswerte erfasst werden.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Signal (11,21,31) ein Sollwert oder ein Istwert einer Förderpumpe (13a) in dem im Durchfluß veränderbaren Strömungspfad (13a,13) einer der Primärseiten der zumindest zwei Wärmetauscher (1,2) ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, wobei der Schwellenwert (g₁,g₂,g₃) unterhalb des maximalen Förderstroms (Volumen oder Masse pro Zeit) des jeweiligen Wärmetauschers liegt, der über eine Steuereinrichtung (60) das Zuschalten (20a,30a) des nächsten Wärmetauschers (2,3) veranlaßt, der vor Überschreitung des Schwellenwertes noch nicht zugeschaltet war.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 16, wobei der Schwellenwert (g1) herabgesetzt wird (g₂,g₃), nachdem das fluß-repräsentative Signal den unveränderten Schwellenwert überschritten hat.
Anordnung nach Anspruch 17, wobei das Herabsetzen des gerade überschrittenen Schwellenwertes dazu führt und ein solches Ausmaß besitzt, daß die veranlaßte Zuschaltung (20a) des nächsten Wärmetauschers (2) und die Aufteilung der Strömungen in den dann mehreren parallel geschalteten Wärmetauschern (1,2) nicht mehr zu einem Zurückschalten des gerade eingeschalteten sekundären Strömungspfades des nächsten Wärmetauschers führt.
Anordnung nach Anspruch 18, wobei
(i) die Herabsetzung des Schwellenwertes beim ersten Wärmetauscher und nach dem Zuschalten des zweiten Wärmetauschers (2) auf im wesentlichen die Hälfte oder weniger bewirkt wird (g₂); und/oder

(ii) wobei das Herabsetzen des dem zweiten Wärmetauscher (2) zugeordneten Schwellenwerts (g₂) auf ein Drittel oder weniger erfolgt (g₃), nachdem der dritte Wärmetauscher (3) über ein diesem zugeordnetes Ventil (30a) im sekundären Strömungspfad zugeschaltet worden ist.
Verfahren zum Betreiben einer Anordnung von zumindest zwei Brauchwasser-Erwärmern (1,2,3) nach Anspruch 1, welche sekundärseitig parallel geschaltet sind (12,22), zur Abgabe eines Summen-Volumenstroms von erwärmtem Brauchwasser (WW) und wobei zumindest zwei Betriebszustände existieren;
(a) bei einer ersten gezapften Zapfmenge als Brauchwassermenge pro Zeit welche größer als eine maximal mögliche Zapfmenge durch den ersten Wärmetauscher ist, der andere oder zweite Wärmetauscher (2) parallel zugeschaltet ist und auch ihm Brauchwasser zum Erwärmen im Durchlaufverfahren zugeführt wird (20a);

(b) bei einer zweiten gezapften Brauchwassermenge oder Zapfmenge, die wesentlich unterhalb des maximalen Volumenstroms des einen oder ersten Wärmetauschers (1) liegt, nur dieser Wärmetauscher (1) im Durchflußprinzip zugeschaltet ist, ohne den zweiten Wärmetauscher am sekundären Strom des Warmwassers zu beteiligen;
um eine große Zapfmenge als Brauchwassermenge pro Zeit bei hoher Genauigkeit der Temperatur des sekundären erwärmten Wassers (WW) zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die wesentlich unterhalb des maximalen Volumenstroms liegende zweite Zapfmenge gemäß Merkmal (b) zwischen 50% und 80% der normalen Zapfmenge (Nenn-Zapfleistung) des ersten Wärmetauschers (1) ist.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei ein Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwerts (g₁) von größer 50% der Nenn-Zapfleistung in einem Steuergerät (60) eine Ansteuerung eines Ventils (20a) bewirkt, die einen weiteren sekundären Strömungspfad (22) für das gezapfte Brauchwasser öffnet, und mehr als zwei Wärmetauscher sekundär parallel betrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 20, wobei der Schwellenwert nach Auslösen eines Zuschaltens des nächsten Wärmetauschers herabgesetzt wird (g₂).
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Herabsetzen des Schwellenwertes nach Zuschalten des nächsten Wärmetauschers, insbesondere der Freigabe des sekundären Strömungspfades des nächsten Wärmetauschers, abhängig von der Anzahl der zugeschalteten und sekundärseitig in freier Strömungsverbindung parallel geschalteten Wärmetauschern ist.