EP1619453B1 - Warmwasserheizanlage mit einer hydraulischen Schutzschaltung und Verfahren zum Betreiben derselben - Google Patents
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- EP1619453B1 EP1619453B1 EP05104842A EP05104842A EP1619453B1 EP 1619453 B1 EP1619453 B1 EP 1619453B1 EP 05104842 A EP05104842 A EP 05104842A EP 05104842 A EP05104842 A EP 05104842A EP 1619453 B1 EP1619453 B1 EP 1619453B1
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Definitions
- the invention relates to a hot water heating system with a hydraulic protection circuit and a method for operating the hydraulic protection circuit according to the preamble of the independent claims.
- a heating system is from document DE-A-4 433 387 already known.
- the known hot water heating systems use a water heater, in which a primary heat exchanger is provided for an internal heating circuit, which is connected to an external heating circuit, so that over the primary heat exchanger by means of a circulation pump a Walkerwasserniklauf is realized.
- the internal heating circuit is also connected via a branch line with a secondary heat exchanger, which is connected to a hot water circuit.
- the connection of the two circuits via a three-way switching valve. In a heat request of the hot water circuit from the switching valve, the flow through the external heating circuit is disabled and the heating water of the internal heating circuit is supplied via the branch line to the secondary heat exchanger.
- the heating water circuits in hot water heating systems are closed circuits and are under an overpressure of up to 3 bar.
- a water leak can occur if there is a defect in the hydraulic system of the water heater, which can potentially cause considerable water damage.
- a large part of the contents of the heating water from the entire heating water circuit including the external heating circuit flows out until the overpressure is reduced.
- a hydraulic protection circuit of a hot water tank, which is connected to a hot water network, is off US 4,607,615 known, wherein a valve arrangement is provided, which separates the drinking water connection from the hot water tank when a leak or a pipe break occurs.
- the object of the present invention is to detect a defect or a leak in the heating circuit of the water heater and to take measures to limit a water damage.
- the object of the invention is achieved with the characterizing features of claim 1 and with the characterizing features of the independent method claim.
- the erfingsdorfe hot water heater with the characterizing features of claim 1 provides a technical solution with which a defect or leakage in the heating circuit of the water heater is detected.
- the change-over valve by actuating the change-over valve, the external heating circuit is disconnected from the internal heating circuit and the internal heating circuit is connected to the branch line of the internal process water circuit.
- circulating within the water heater only the water volumes of the primary heat exchanger and the secondary heat exchanger and the internal pipes, which are much lower compared to the water volumes in the heating circuit, so that in a leak within the water heater only the lower, located within the water heater water volumes can escape. No additional components are needed to carry out the invention.
- a pressure curve in the internal heating circuit to detect a defect with a leakage in the internal heating circuit
- the pressure in the internal heating circuit is constantly monitored by the control unit.
- the pressure curve indicates a leak when the pressure in the internal heating circuit falls within a short time by a predetermined value.
- a predetermined pressure curve can be stored as a characteristic curve in the control unit.
- An effective barrier of the water content of the heating system is achieved when a backflow preventer is used in the flow line, which is expediently in the flow direction behind the branch to the secondary heat exchanger of the hot water circuit.
- the pressure transducer can be in the return section between Changeover valve and circulating pump and / or be arranged in the flow section in the flow direction behind the branch of the branch line and upstream of the backflow preventer.
- the water heater is a so-called condensing boiler, which utilizes the heat of condensation of the heating gas, in which case there is a connection of a condensate discharge to a sewer
- another valve can be actuated after detecting a predetermined pressure profile indicative of water leakage which establishes a connection of the internal heating circuit to the drainage of condensate, so that the heating water in the internal heating circuit can be drained away via the condensate discharge into the sewer.
- a leak remains almost without major consequences in terms of water damage.
- FIG. 1 An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and explained in more detail in the following description.
- the single figure shows a hydraulic circuit diagram of a hot water heating system.
- the illustrated hot water heating system has a water heater 10, to which an external heating circuit 11 is connected with space heaters 12.
- the water heater 10, which is for example a gas heater, has a primary heat exchanger 13, which is connected to an internal heating circuit 15 and which is heated by, for example, a gas burner 14.
- the internal heating circuit 15 has a return section 17 and a flow section 16.
- the feed section 16 is guided to a feed connection 18 formed on the water heater 10 and the return section 19 to a return connection 19.
- the internal heating circuit 15 is hydraulically coupled to the external heating circuit 11 via the flow connection 18 and the return connection 19, a feed line 21 being connected to the flow connection 18 and a return line 22 of the heating circuit 11 connected to the return connection 19.
- a circulating pump 20 is looped, which circulates the circulating in the internal heating circuit 15 and the external heating circuit 11 heating water, the heating circuit 15 and the heating circuit 11 form a Schuziernik.
- Flow section 16 of the heating circuit 15 branches off a branch line 24, which forms a primary circuit for a secondary heat exchanger 25 of a hot water circuit.
- a switching valve 30 is arranged, which has a third connection to the branch line 24. By means of the switching valve 30, the external heating circuit 11 can be decoupled from the internal heating circuit 15, so that the heating water circulating in the internal heating circuit 15 flows exclusively through the branch line 24 through the secondary heat exchanger 25.
- the water heater 10 also has a backflow preventer 27, a pressure sensor 28 and a control / regulating unit 29.
- the backflow preventer 27 is connected so that a backflow of the heating water from the external heating circuit 11 is prevented in the return section 16 or blocked.
- the pressure sensor 28 is arranged for example in the return section 17 between the switching valve 30 and circulation pump 20.
- the pressure sensor can also be arranged in the flow section 16 in the flow direction behind the branch of the branch line 24 and before the backflow preventer 27.
- the pressure sensor 28 is connected via a signal line with the control unit 29 in connection, which is also connected via a control line to the switching valve 30.
- the control unit 29 further realizes the known control and regulating operations for heat-demand control of the burner 14 and the not shown, guided through the secondary heat exchanger 15 hot water circuit.
- the recorded by the pressure transducer 28 pressure in the internal heating circuit 15 is constantly detected and evaluated by the control unit 29.
- a pressure profile is detected and compared with a predetermined pressure profile.
- the predetermined pressure curve is stored, for example as a characteristic in the Steuer./Regeliki. If the pressure in the internal heating circuit 15 falls within a short time by a predetermined value, this means that the hydraulic systems of the water heater 10 have a leak, so that water leakage can occur.
- the control unit 29 causes the switching valve 30 to disconnect the internal heating circuit 15 from the external heating circuit 11 and to turn on the branch line 24 so that the internal heating circuit 15 turns on Secondary heat exchanger 25 is performed.
- the Wassererhitzer10 is hydraulically decoupled from the external heating circuit 11 and due to the backflow preventer 27th the water content of the heating circuit 11 can not flow back into the internal heating circuit 15 of the water heater 10.
- the Wassererhitzer10 is hydraulically decoupled from the external heating circuit 11 and due to the backflow preventer 27th the water content of the heating circuit 11 can not flow back into the internal heating circuit 15 of the water heater 10.
- Another specific embodiment relates to water heaters10, which are operated in condensing technology, in which a condensate discharge is provided, which discharges the condensate in a sewer.
- another valve is incorporated in the internal heating circuit 15.
- the control unit 29 causes, in addition to the operation of the switching valve 30, as already described, in addition by means of actuation of the other valve, a connection for condensate removal is made, so that the circulating in the internal heating circuit 15 heating water is discharged through the condensate discharge into the sewer.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Warmwasserheizanlage mit einer hydraulischen Schutzschaltung und ein Verfahren zum Betreiben der hydraulischen Schutzschaltung nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche. Eine solche Heizanlage ist aus Dokument
DE-A-4 433 387 schon bekannt. - Die bekannten Warmwasserheizanlagen nutzen einen Wassererhitzer, bei dem ein Primärwärmetauscher für einen internen Heizkreis vorgesehen ist, der mit einem externen Heizungskreis verbunden ist, so dass über den Primärwärmetauscher mittels einer Umwälzpumpe ein Heizwasserkreislauf realisiert wird. Der interne Heizkreis ist ferner über eine Zweigleitung mit einem Sekundärwärmetauscher verbundnen, der an einen Brauchwasserkreis angeschlossen ist. Die Verbindung der beiden Kreise erfolgt über ein Drei-Wege-Umschaltventil. Bei einer Wärmeanforderung des Brauchwasserkreises wird vom Umschaltventil die Durchströmung des externen Heizungskreises gesperrt und das Heizwasser des internen Heizkreises wird über die Zweigleitung dem Sekundärwärmetauscher zugeführt.
- Die Heizwasserkreisläufe in Warmwasserheizanlagen sind geschlossene Kreisläufe und stehen unter einem Überdruck von bis zu 3 bar. Je nach Größe der Warmwasserheizanlage kann bei einem Defekt im hydraulischen System des Wassererhitzers eine Wasserleckage auftreten, die unter Umständen einen erheblichen Wasserschaden erzeugen kann. Dabei strömt im Fall eines Lecks im hydraulischen System des Wassererhitzers ein großer Teil des Inhalts des Heizwassers aus dem gesamten Heizwasserkreislauf einschließlich des externen Heizungskreises solange aus, bis der Überdruck abgebaut ist.
- Eine hydraulische Schutzschaltung eines Warmwasserspeichers, der an ein Brauchwassernetz angeschlossen ist, ist aus
US 4 607 615 bekannt, wobei eine Ventilanordnung vorgesehen ist, die bei Auftreten eines Lecks oder eines Rohrbruchs den Trinkwasseranschluß vom Warmwasserspeicher trennt. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Defekt beziehungsweise eine Leckage im Heizkreis des Wassererhitzers zu detektieren und Vorkehrungen zur Begrenzung eines Wasserschadens zu treffen.
- Die Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs gelöst.
- Die erfingsgemäße Warmwasserheizanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 liefert eine technische Lösung, mit der ein Defekt beziehungsweise eine Leckage im Heizkreis des Wassererhitzers erkannt wird. Gleichzeitig wird durch Betätigen des Umschaltventils der externe Heizungskreis vom internen Heizkreis getrennt und der interne Heizkreis mit der Zweigleitung des internen Brauchwasserkreises verbunden. Dadurch zirkulieren innerhalb des Wassererhitzers lediglich die Wasservolumina des Primärwärmetauschers und des Sekundärwärmetauschers sowie der internen Rohrleitungen, welche gegenüber den Wasservolumina im Heizungskreis wesentlich geringer sind, so dass bei einem Leck innerhalb des Wassererhitzers nur noch die geringeren, innerhalb des Wassererhitzers befindlichen Wasservolumina entweichen können. Zur Ausführung der Erfindung werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfmdung gehen aus den Maßnahmen der Unteransprüche hervor. Zweckmäßig ist es, zur Erkennung eines Defektes mit einer Leckage im internen Heizkreis einen Druckverlauf im internen Heizkreis heranzuziehen, wobei der Druck im internen Heizkreis ständig von der Steuer-/Regeleinheit überwacht wird. Der Druckverlauf weist auf eine Leckage hin, wenn der Druck im internen Heizkreis in kurzer Zeit um einen vorgegebenen Wert fällt. Ein vorgegebener Druckverlauf kann dabei als Kennlinie in der Steuer-/Regeleinheit abgelegt werden.
- Eine wirksame Sperre des Wasserinhalts der Heizungsanlage wird dadurch erreicht, wenn ein Rückflußverhinderer in die Vorlaufleitung eingesetzt wird, der zweckmäßigerweise in Strömungsrichtung hinter der Abzweigung zum Sekundärwärmetauscher des Brauchwasserkreises liegt. Der Druckaufnehmer kann im Rücklaufabschnitt zwischen Umschaltventil und Umwälzpumpe und/oder im Vorlaufabschnitt in Strömungsrichtung hinter dem Abzweig der Zweigleitung und vor dem Rückflußverhinderer angeordnet sein.
- Handelt es sich bei dem Wassererhitzer um ein sogenanntes Brennwertheizgerät, das die Kondensationswärme des Heizgases ausnutzt, wobei in diesem Fall ein Anschluß einer Kondensatabführung an einen Abwasserkanal vorhanden ist, kann nach dem Detektieren eines vorbestimmten Druckverlaufes, der auf eine Wasserleckage hinweist, ein weiteres Ventil betätigt werden, das eine Verbindung des internen Heizkreise zur Kondensatabführung herstellt, so dass das Heizwasser im internen Heizkreis über die Kondensatabführung in den Abwasserkanal abgeleitet werden kann. Hierbei bleibt eine Leckage nahezu ohne große Folgen was einen Wasserschaden anbetrifft.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen hydraulischen Schaltplan einer Warmwasserheizanlage.
- Die dargestellte Warmwasserheizanlage besitzt einen Wassererhitzer 10, an den ein externer Heizungskreis 11 mit Raumheizkörpern 12 angeschlossen ist. Der Wassererhitzer 10, der beispielsweise ein Gasheizgerät ist, weist einen Primärwärmetauscher 13 auf, der an einen internen Heizkreis 15 angeschlossen ist und der von beispielsweise einem Gasbrenner 14 erwärmt wird. Der interne Heizkreis 15 weist einen Rücklaufabschnitt 17 und einen Vorlaufabschnitt 16 auf. Der Vorlaufabschnitt 16 ist an einen am Wassererhitzer 10 ausgebildeten Vorlaufanschluss 18 und der Rücklaufabschnitt 19 an einen Rücklaufanschluss 19 geführt. Der interne Heizkreis 15 ist über den Vorlaufanschluss 18 und den Rücklaufanschluss 19 hydraulisch an den externen Heizungskreis 11 gekoppelt, wobei an den Vorlaufanschluss 18 eine Vorlaufleitung 21 und an den Rücklaufanschluss 19 eine Rücklaufleitung 22 des Heizungskreises 11 angeschlossen ist.
- In den Vorlaufabschnitt 16 ist eine Umwälzpumpe 20 eingeschleift, die das im internen Heizkreis 15 und im externen Heizungskreis 11 zirkulierende Heizwasser umwälzt, wobei der Heizkreis 15 und der Heizungskreis 11 einen Heizwasserkreislauf bilden. Vom Vorlaufabschnitt 16 des Heizkreises 15 zweigt eine Zweigleitung 24 ab, die einen Primärkreis für einen Sekundärwärmetauscher 25 eines Brauchwasserkreises bildet. Im Rücklaufabschnitt 17 ist ein Umschaltventil 30 angeordnet, das einen dritten Anschluß zur Zweigleitung 24 aufweist. Mittels des Umschaltventils 30 läßt sich der externe Heizungskreis 11 vom internen Heizkreis 15 abkoppeln, so dass das im internen Heizkreis 15 zirkulierende Heizwasser ausschließlich über die Zweigleitung 24 durch den Sekundärwärmetauscher 25 strömt.
- Der Wassererhitzer 10 verfügt ferner über einen Rückflußverhinderer 27, einen Druckaufnehmer 28 sowie eine Steuer-/Regeleinheit 29. Der Rückflußverhinderer 27 ist so geschaltet, dass ein Rückfließen des Heizwassers aus dem externen Heizungskreis 11 in den Rücklaufabschnitt 16 unterbunden beziehungsweise gesperrt wird.
- Der Druckaufnehmer 28 ist beispielsweise im Rücklaufabschnitt 17 zwischen Umschaltventil 30 und Umwälzpumpe 20 angeordnet. Der Druckaufnehmer kann aber auch im Vorlaufabschnitt 16 in Strömungsrichtung hinter dem Abzweig der Zweigleitung 24 und vor dem Rückflußverhinderer 27 angeordnet sein.
- Der Druckaufnehmer 28 steht über eine Signalleitung mit der Steuer-/Regeleinheit 29 in Verbindung, die außerdem über eine Steuerleitung mit dem Umschaltventil 30 verbunden ist. Die Steuer-/Regeleinheit 29 realisiert ferner die an sich bekannten Steuer- und Regelvorgänge zur wärmebedarfsrechten Regelung des Brenners 14 sowie des nicht dargestellten, über den Sekundärwärmetauscher 15 geführten Brauchwasserkreises.
- Der vom Druckaufnehmer 28 aufgenommene Druck im internen Heizkreis 15 wird von der Steuer-/Regeleinheit 29 ständig erfasst und ausgewertet. Dabei wird ein Druckverlauf erfasst und mit einem vorbestimmten Druckverlauf verglichen. Der vorbestimmte Druckverlauf ist beispielsweise als Kennlinie in der Steuer-./Regeleinheit abgelegt. Fällt der Druck im internen Heizkreis 15 in kurzer Zeit um einen vorgegebenen Wert, bedeutet dies, dass die hydraulischen Systeme des Wassererhitzers 10 ein Leck aufweisen, so dass eine Wasserleckage auftreten kann. Wird ein derartiger, vorbestimmter Druckverlauf von der Steuer-/Regeleinheit 29 detektiert, veranlasst die Steuer-/Regeleinheit 29, dass das Umschaltventil 30 den internen Heizkreis 15 vom externen Heizungskreis 11 abkoppelt und die Zweigleitung 24 zuschaltet, so dass der interne Heizkreis 15 über den Sekundärwärmetauscher 25 geführt wird. Dadurch ist der Wassererhitzer10 vom externen Heizungskreis 11 hydraulisch entkoppelt und auf Grund des Rückflußverhinderers 27 kann der Wasserinhalt des Heizungskreises 11 nicht zurück in den internen Heizkreis 15 des Wassererhitzers 10 fließen. Dadurch können bei einem Leck innerhalb des Wassererhitzers 10 nur noch die geringeren, innerhalb des Wassererhitzers 10 befindlichen Wasservolumina entweichen.
- Eine weitere spezielle Ausführungsform betrifft Wassererhitzer10, die in Brennwerttechnik betrieben werden, bei denen eine Kondensatabführung vorgesehen ist, die das Kondensat in einen Abwasserkanal abführt. Bei dieser Ausführungsform ist ein weiteres Ventil in den internen Heizkreis 15 eingebunden. Im Fall der Detektierung des vorbestimmten Druckverlaufes durch die Steuer-/Regeleinheit 29 veranlasst die Steuer-/Regeleinheit 29, dass neben der Betätigung des Umschaltventils 30, wie bereist beschrieben, zusätzlich mittels einer Betätigung des weiteren Ventils eine Verbindung zur Kondensatabführung hergestellt wird, so dass das im internen Heizkreis 15 zirkulierende Heizwasser über die Kondensatabführung in den Abwasserkanal abgeleitet wird. Durch diese Maßnahme bleibt eine Wasserleckage im Wassererhitzer 10 nahezu ohne große Folgen.
-
- 10 assererhitzer
- 11 externer Heizungskreis
- 12 Raumheizkörper
- 13 Primärwärmetauscher
- 14 Gasbrenner
- 15 interner Heizkreis
- 16 Vorlaufabschnitt
- 17 Rücklaufabschnitt
- 18 Vorlaufanschluß
- 19 Rücklaufanschluß
- 20 Umwälzpumpe
- 21 Vorlaufleitung
- 22 Rücklaufleitung
- 24 Brauchwasserzweigleitung
- 25 sekundär Wärmetauscher
- 27 Rückflußverhinderer
- 28 Druckgeber
- 29 Steuer-/Regeleinheit
- 30 Umschaltventil
Claims (10)
- Warmwasserheizanlage mit einem Wassererhitzer (10), der einen internen Heizkreis (15), eine Umwälzpumpe (20), ein Umschaltventil (30), einen Sekundärwärmetauscher (25) und eine Steuer-/Regeleinheit (29) aufweist, sowie mit einem externen Heizungskreis (11), der an den internen Heizkreis (15) angeschlossen ist, wobei der interne Heizkreis (15) mit einen Primärwärmetauscher (13) verbunden ist und wobei der Sekundärwärmetauscher (25) mittels des Umschaltventils (30) über eine Zweigleitung (24) an den internen Heizkreis (15) ankoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckaufnehmer (28) im internen Heizkreis (15) angeordnet ist, dass das vom Druckaufnehmer (28) erfasste Drucksignal der Steuer-/Regeleinheit (29) zugeführt wird, und dass mittels des Umschaltventils (30) die Zweigleitung (24) mit dem Sekundärwärmetauscher (25) zuschaltbar ist und dabei der interne Heizkreis (15) vom externen Heizungskreis (11) getrennt wird, sobald die Steuer-/Regeleinheit (29) aus dem vom Druckaufnehmer (28) erfassten Drucksignal ein Schaltsignal detektiert.
- Warmwasserheizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltsignal von einem Druckverlauf gebildet ist, der eine vorgegebene Druckänderung pro Zeit repräsentiert.
- Warmwasserheizanlage nach Anspruch 1,oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im internen Heizkreis (15) ein Rückflußverhinderer (27) in Strömungsrichtung hinter der Zweigleitung (24) angeordnet ist.
- Warmwasserheizanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckaufnehmer (28) im internen Heizkreis (15) im Rücklaufabschnitt (17) zwischen dem Umschaltventil (30) und der Umwälzpumpe (20) angeordnet ist.
- Warmwasserheizanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckaufnehmer (28) im internen Heizkreis (15) im Vorlaufabschnitt (16) in Strömungsrichtung vor dem Rückflußverhinderer (27) angeordnet ist.
- Warmwasserheizanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im internen Heizkreis (15) ein weiteres Ventil angeordnet ist, über das eine Verbindung zu einer Kondensatabführung herstellbar ist, und dass bei Detektierung des Schaltsignals mittels des weiteren Ventils eine hydraulische Verbindung zwischen dem internen Heizkreis (15) und der Kondensatabführung herstellbar ist.
- Warmwasserheizanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das ein vorbestimmter Druckverlauf als Kennlinie in der Steuer-/Regeleinheit (29) abgelegt ist.
- Verfahren zum Betreiben einer Warmwasserheizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sobald die Steuer-/Regeleinheit (29) aus einem vom Druckaumehmer (28) erfaßten Drucksignal ein Schaltsignal detektiert, das Umschaltventils (30) angesteuert wird und dass bei Ansteuerung des Umschaltventils (30) der interne Heizkreis (15) vom externen Heizungskreis (11) getrennt und die Zweigleitung (24) mit dem Sekundärwärmetauscher (25) zugeschaltet wird.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltsignal von einem vorgegebenen Druckverlauf gebildet wird, der eine vorgegebenen Druckänderung pro Zeit repräsentiert.
- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Druckverlauf dann vorliegt, wenn im internen Heizkreis in einer vorbestimmten Zeit ein vorgegebener Druckwert vorliegt.
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