EP2006609A2 - Warmwasserbereiter - Google Patents

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EP2006609A2
EP2006609A2 EP08010939A EP08010939A EP2006609A2 EP 2006609 A2 EP2006609 A2 EP 2006609A2 EP 08010939 A EP08010939 A EP 08010939A EP 08010939 A EP08010939 A EP 08010939A EP 2006609 A2 EP2006609 A2 EP 2006609A2
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EP
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water
hot water
heat exchanger
secondary circuit
temperature
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EP08010939A
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Werner Hube
Oliver Kreis
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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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
    • F24D19/1069—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water regulation in function of the temperature of the domestic hot water
    • 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
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • F24D3/087—Tap water heat exchangers specially adapted therefore

Definitions

  • the invention relates to a water heater according to the preamble of claim 1.
  • a generic water heater is for example from the DE 100 32 714 A1 known.
  • the primary circuit of the heat exchanger is connected to the Bankbullvorlauf and Schumacherschreiblauf.
  • the heating water return is additionally connected to a mixing valve. This serves to avoid overheating of the hot water.
  • the hot water temperature is usually controlled thermostatically.
  • such a heat exchanger is connected to a stratified storage tank for buffering. It is essential that the stratification in the memory during the preparation of the hot water is disturbed as little as possible.
  • the invention is therefore based on the object, in particular in conjunction with a buffer memory to optimize the hot water preparation via a heat exchanger.
  • the water heater is characterized in that in the hot water drain line, a hot water mixer is arranged, whose connection is connected to a source of water whose temperature is lower than that of the hot water drain line, and that the secondary circuit is provided with at least one intermediate connection, which Source of water is used, whose temperature is lower than that of the hot water drain line.
  • the secondary circuit of the heat exchanger is interrupted, so that the entire volume flow of the cold water is first preheated in the first, lower part of the heat exchanger and only then is available for mixing the hot water mixer.
  • the control quality is optimized and parallel to the heat exchanger is operated load-dependent, because the hot water flow rate in the upper part of the heat exchanger varies. There are less effects on the hot water temperature at the outlet due to the inertia of the heat exchanger, as the heat exchanger volume flow components are withdrawn.
  • a heat exchanger with at least one intermediate connection in the secondary circuit is provided on this heat exchanger.
  • the same function can also be achieved with a second embodiment by connecting at least two heat exchangers in series.
  • the at least one intermediate connection in the primary circuit and / or the at least one intermediate connection tapped in the secondary circuit between the two heat exchangers can be connected on a connecting line or on a fitting for connecting the two heat exchangers.
  • To the intermediate port in the secondary circuit can also be connected to a circulation line with its own circulation pump, which then serves as a source of water for the secondary-side hot water mixer whose temperature is lower than that in the hot water drain line.
  • a circulation line with its own circulation pump which then serves as a source of water for the secondary-side hot water mixer whose temperature is lower than that in the hot water drain line.
  • the mixing valve in the primary circuit of the heat exchanger can be coupled to the hot water mixer in the secondary circuit and be provided with a common adjusting device, which is arranged centrally, for example, and acts on both sides.
  • a common adjusting device which is arranged centrally, for example, and acts on both sides.
  • the hot water preparation is optimized via a heat exchanger.
  • the temperature level of the hot water remains very even.
  • the return temperature on the primary side is reduced since, in contrast to other known arrangements, a maximum volume flow is now available in the lower part of a heat exchanger or in the second heat exchanger. In known arrangements, the volume flow in this area would be reduced on the primary side.
  • the lowest return temperature for the current operating state is always applied to the return connection of a primary-side connected memory so that optimization of the overall system can be achieved, for example because the stratification in the memory is retained or because solar heat is transferred to a low temperature level in the lower region of the memory can.
  • the water heater consists essentially of a heat exchanger 1 or in a series circuit of yet another heat exchanger 2. Their primary circuit is connected to a heating water supply line 3 and a heating water return line 4. In this case, a controlled by a temperature sensor 5 mixing valve 6 and a pump 7 is arranged in the heating water supply line 3. The temperature sensor 5 is located in the hot water drain line 8 in the secondary circuit, which still has a cold water supply line 9.
  • the primary circuit is provided with at least one intermediate connection 10, which leads from the central region of a heat exchanger 1, or starting from the connection region between the series-connected heat exchangers 1 and 2, to the mixing valve 6. Via this intermediate connection 10, water whose temperature is below that in the heating water supply line 3 passes to the mixing valve 6.
  • a hot water mixer 11 is installed, which is connected to a further intermediate connection 12.
  • This intermediate connection 12 in the secondary circuit also leads from the middle but secondary side region of a heat exchanger 1, or starting from the connection region between the series-connected heat exchangers 1 and 2, to the hot water mixer 11. Via this intermediate connection 12, water passes whose temperature is lower than that in the hot water mixer. Drain line 8 is to the hot water mixer 11th

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter mit einem Wärmetauscher (1), dessen Primärkreis mit einer Heizwasser-Vorlaufleitung (3) und einer Heizwasser-Rücklaufleitung (4) verbunden ist, wobei in der Heizwasser-Vorlaufleitung (3) ein von einem Temperaturfühler (5) gesteuertes Mischventil (6) angeordnet ist, dessen Anschluss mit einer Quelle von Wasser verbunden ist, dessen Temperatur unter jener des Heizwasservorlaufs liegt, wobei eine Pumpe (7) in der Heizwasser-Vorlaufleitung (3) vorgesehen ist, wobei an dem Sekundärkreis des Wärmetauschers (1) eine Kaltwasser-Zulaufleitung (9) und eine Warmwasser-Ablaufleitung (8) angeschlossen sind, und wobei wahlweise der Primärkreis mit mindestens einem Zwischenanschluss (10) versehen ist, welcher als Quelle von Wasser dient, dessen Temperatur unter jener des Heizwasservorlaufs liegt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, insbesondere in Verbindung mit einem Pufferspeicher die Warmwasserbereitung über einen Wärmetauscher zu optimieren. Gekennzeichnet ist der erfindungsgemäße Warmwasserbereiter dadurch, dass in der Warmwasser-Ablaufleitung (8) ein Warmwassermischer (11) angeordnet ist, dessen Anschluss mit einer Quelle von Wasser verbunden ist, dessen Temperatur unter jener der Warmwasser-Ablaufleitung (8) liegt, und dass der Sekundärkreis mit mindestens einem Zwischenanschluss (12) versehen ist, welcher als Quelle von Wasser dient, dessen Temperatur unter jener der Warmwasser-Ablaufleitung (8) liegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Ein gattungsgemäßer Warmwasserbereiter ist beispielsweise aus der DE 100 32 714 A1 bekannt. Bei derartigen Warmwasserbereitern ist der Primärkreis des Wärmetauschers an den Heizwasservorlauf und den Heizwasserrücklauf angeschlossen. Dabei ist der Heizwasserrücklauf zusätzlich an ein Mischventil angeschlossen. Dieses dient dazu, eine Überhitzung des Warmwassers zu vermeiden. Im Falle eines zu starken Anstiegs der Warmwasser-Temperatur wird dem Heizwasservorlauf Heizwasserrücklauf-Wasser beigemischt, um die Temperatur des Primärkreises des Wärmetauschers zu vermindern, wobei die Warmwasser-Temperatur meist thermostatisch gesteuert wird.
  • Üblicherweise ist ein solcher Wärmetauscher an einen Schichtenspeicher zur Pufferung angeschlossen. Dabei ist es wesentlich, dass die Schichtung im Speicher bei der Bereitung des Warmwassers möglichst wenig gestört wird.
  • Dennoch ergibt sich bei den bekannten Warmwasserbereitern das Problem, dass bei kleinen Warmwasser-Zapfmengen aufgrund einer konstant gehaltenen Pumpenleistung im Heizwasserkreislauf das dem Primärkreis des Wärmetauschers zugeführte Heizwasser nicht tief genug abgekühlt werden kann und dadurch die Schichtung im Pufferspeicher zerstört wird. Bei minimalen Zapfmengen wird die Temperatur des Heizwasserrücklaufs nur minimal unter der gewünschten Brauchwasser-Temperatur liegen, weil das Heizwasser auch nur gering abgekühlt wird. Eine niedrige Temperatur des Rücklaufs zu einem Pufferspeicher ist bei dieser Bauart also nur bei Volllast gewährleistet, in allen Teillastfällen steigt die Temperatur des Rücklaufs zum Speicher bis maximal zur Warmwasseraustrittstemperatur an, wodurch die Schichtung im Speicher gestört wird und der Gesamtwirkungsgrad der Anlage sinkt. Eine optimale Brennwert- oder Solarenergienutzung ist dann nicht möglich.
  • Aus der WO 2006/032680 A1 ist es bekannt, den Primärkreis mit mindestens einem Zwischenanschluss zu versehen, welcher als Quelle von Wasser dient, dessen Temperatur unter jener des Heizwasservorlaufs liegt. Dadurch wird nur ein Teil des Wärmetauschers für die Regelung mit dem Mischventil herangezogen.
  • Trotz dieser Maßnahmen können in der Warmwasser-Ablaufleitung aber stark schwankende Warmwassertemperaturen auftreten, welche unkomfortabel sind.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, insbesondere in Verbindung mit einem Pufferspeicher die Warmwasserbereitung über einen Wärmetauscher zu optimieren.
  • Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Der Warmwasserbereiter ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Warmwasser-Ablaufleitung ein Warmwassermischer angeordnet ist, dessen Anschluss mit einer Quelle von Wasser verbunden ist, dessen Temperatur unter jener der Warmwasser-Ablaufleitung liegt, und dass der Sekundärkreis mit mindestens einem Zwischenanschluss versehen ist, welcher als Quelle von Wasser dient, dessen Temperatur unter jener der Warmwasser-Ablaufleitung liegt.
  • Damit wird der Sekundärkreis des Wärmetauschers unterbrochen, so dass der gesamte Volumenstrom des Kaltwassers zunächst im ersten, unteren Teil des Wärmetauschers vorgewärmt wird und erst dann zur Mischung am Warmwassermischer zur Verfügung steht. Dadurch wird die Stellgüte optimiert und parallel dazu wird der Wärmetauscher lastabhängig betrieben, weil der Warmwasser-Volumenstrom im oberen Teil des Wärmetauschers variiert. Es ergeben sich geringere Auswirkungen auf die Warmwassertemperatur am Auslauf durch die Trägheit des Wärmetauschers, da dem Wärmetauscher Volumenstromanteile entzogen werden.
  • In einer ersten Ausführungsform ist ein Wärmetauscher mit mindestens einem Zwischenanschluss im Sekundärkreis an diesem Wärmetauscher vorgesehen.
  • Die gleiche Funktion kann auch mit einer zweiten Ausführungsform erreicht werden, indem mindestens zwei Wärmetauscher in Reihe geschaltet werden. Dabei wird der mindestens eine Zwischenanschluss im Primärkreis und/oder der mindestens eine Zwischenanschluss im Sekundärkreis zwischen den beiden Wärmetauschern abgegriffen. Beispielsweise an einer Verbindungsleitung oder an einem Formstück zum Verbinden der beiden Wärmetauscher.
  • An den Zwischenanschluss im Sekundärkreis kann auch eine Zirkulationsleitung mit eigener Zirkulationspumpe angeschlossen sein, welche dann auch als Quelle von Wasser für den sekundärseitigen Warmwassermischer dient, dessen Temperatur unter jener in der Warmwasser-Ablaufleitung liegt. Vorteilhaft daran ist, das bei vorliegender Zirkulation, also einem Teillastfall, nur einen Teil des Wärmeübertragers genutzt wird.
  • Weiterhin kann das Mischventil im Primärkreis des Wärmetauschers mit dem Warmwassermischer im Sekundärkreis gekoppelt und mit einer gemeinsamen Einstellvorrichtung versehen sein, welche zum Beispiel zentral angeordnet ist und beidseitig wirkt. Mit der gemeinsamen Einstellvorrichtung für beide Mischventile ist sichergestellt, dass im jeweiligen Mischpunkt am primärseitigen Mischventil immer eine etwa 5 Kelvin bis 10 Kelvin höhere Wassertemperatur als am Warmwassermischer im Sekundärkreis eingestellt wird. Vorteil dieser kombinierten Anordnung von beiden Mischventilen wäre, dass eine Begrenzung der primärseitigen Einlauftemperatur in den Wärmetauscher einer Verkalkung vorgebeugt und dass für den Bediener der Einstellvorrichtung nur ein Einstellpunkt existiert.
  • Mit der Erfindung wird insbesondere in Verbindung mit einem Pufferspeicher die Warmwasserbereitung über einen Wärmetauscher optimiert. Für den Nutzer ergibt sich der Vorteil, dass bei einer Zapfung das Temperaturniveau des Warmwassers sehr gleichmäßig bleibt. Es wird insbesondere bei kleinen Zapfungen die Rücklauftemperatur auf der Primärseite reduziert, da im Gegensatz zu anderen bekannten Anordnungen nun ein maximaler Volumenstrom im unteren Teil eines Wärmetauschers bzw. im zweiten Wärmetauscher zur Verfügung steht. Bei bekannten Anordnungen wäre der Volumenstrom in diesem Bereich auf der Primärseite reduziert. Dadurch liegt immer die für den aktuellen Betriebszustand niedrigste Rücklauftemperatur am Rücklaufanschluss eines primärseitig angeschlossenen Speichers an, so dass eine Optimierung des Gesamtsystems erreicht werden kann, beispielsweise weil die Schichtung im Speicher erhalten bleibt oder weil Solarwärme auf einem niedrigen Temperaturniveau im unteren Bereich des Speichers übertragen werden kann.
  • Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt einen Warmwasserbereiter mit einem Zwischenanschluss im Primär- und Sekundärkreis:
    • Fig. 1:
    mit einem Wärmetauscher und
    Fig. 2:
    mit zwei in Reihe geschalteten Wärmetauschern.
  • Der Warmwasserbereiter besteht im Wesentlichen aus einem Wärmetauschern 1 oder bei einer Reihenschaltung aus noch einem weiteren Wärmetauscher 2. Deren Primärkreis ist mit einer Heizwasser-Vorlaufleitung 3 und einer Heizwasser-Rücklaufleitung 4 verbunden. Dabei ist in der Heizwasser-Vorlaufleitung 3 ein von einem Temperaturfühler 5 gesteuertes Mischventil 6 sowie eine Pumpe 7 angeordnet. Der Temperaturfühler 5 befindet sich in der Warmwasser-Ablaufleitung 8 im Sekundärkreis, welcher weiterhin noch eine Kaltwasser-Zulaufleitung 9 aufweist.
  • Der Primärkreis ist mit mindestens einem Zwischenanschluss 10 versehen, welcher vom mittleren Bereich eines Wärmetauschers 1, oder ausgehend vom Verbindungsbereich zwischen den in Reihe geschalteten Wärmetauschern 1 und 2, zum Mischventil 6 führt. Über diesen Zwischenanschluss 10 gelangt Wasser, dessen Temperatur unter jener in der Heizwasser-Vorlaufleitung 3 liegt, zum Mischventil 6.
  • In die Warmwasser-Ablaufleitung 8 ist ein Warmwassermischer 11 eingebaut, welcher an einem weiteren Zwischenanschluss 12 angeschlossen ist. Auch dieser Zwischenanschluss 12 im Sekundärkreis führt vom mittleren, aber sekundärseitigen Bereich eines Wärmetauschers 1, oder ausgehend vom Verbindungsbereich zwischen den in Reihe geschalteten Wärmetauschern 1 und 2, zum Warmwassermischer 11. Über diesen Zwischenanschluss 12 gelangt Wasser, dessen Temperatur unter jener in der Warmwasser-Ablaufleitung 8 liegt, zum Warmwassermischer 11.

Claims (7)

  1. Warmwasserbereiter mit einem Wärmetauscher (1), dessen Primärkreis mit einer Heizwasser-Vorlaufleitung (3) und einer Heizwasser-Rücklaufleitung (4) verbunden ist, wobei in der Heizwasser-Vorlaufleitung (3) ein wahlweise von einem Temperaturfühler (5) gesteuertes Mischventil (6) angeordnet ist, dessen Anschluss mit einer Quelle von Wasser verbunden ist, dessen Temperatur unter jener des Heizwasservorlaufs liegt, wobei eine Pumpe (7) in der Heizwasser-Vorlaufleitung (3) vorgesehen ist, wobei an dem Sekundärkreis des Wärmetauschers (1) eine Kaltwasser-Zulaufleitung (9) und eine Warmwasser-Ablaufleitung (8) angeschlossen sind, und wobei wahlweise der Primärkreis mit mindestens einem Zwischenanschluss (10) versehen ist, welcher als Quelle von Wasser dient, dessen Temperatur unter jener des Heizwasservorlaufs liegt,
    dadurch gekennzeichnet, dass in der Warmwasser-Ablaufleitung (8) ein Warmwassermischer (11) angeordnet ist, dessen Anschluss mit einer Quelle von Wasser verbunden ist, dessen Temperatur unter jener der Warmwasser-Ablaufleitung (8) liegt, und dass der Sekundärkreis mit mindestens einem Zwischenanschluss (12) versehen ist, welcher als Quelle von Wasser dient, dessen Temperatur unter jener der Warmwasser-Ablaufleitung (8) liegt.
  2. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmetauscher (1) mit mindestens einem Zwischenanschluss (12) im Sekundärkreis an diesem Wärmetauscher (1) vorgesehen ist.
  3. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei in Reihe geschaltete Wärmetauscher (1, 2) vorgesehen sind.
  4. Warmwasserbereiter nach den Ansprüchen 1 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei in Reihe geschalteten Wärmetauschern (1, 2) der mindestens eine Zwischenanschluss (10) im Primärkreis und/oder der mindestens eine Zwischenanschluss (12) im Sekundärkreis zwischen den beiden Wärmetauschern (1, 2) abgegriffen wird.
  5. Warmwasserbereiter nach den Ansprüchen 1 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass an den Zwischenanschluss (12) im Sekundärkreis eine Zirkulationsleitung angeschlossen ist.
  6. Warmwasserbereiter nach den Ansprüchen 1 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass Mischventil (6) im Primärkreis des Wärmetauschers mit dem Warmwassermischer (11) im Sekundärkreis gekoppelt ist und dass eine gemeinsamen Einstellvorrichtung vorgesehen ist.
  7. Warmwasserbereiter nach den Ansprüchen 1 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass mit der gemeinsamen Einstellvorrichtung sichergestellt wird, dass im jeweiligen Mischpunkt am primärseitigen Mischventil (6) immer eine etwa 5 Kelvin bis 10 Kelvin höhere Wassertemperatur als am Warmwassermischer (11) im Sekundärkreis eingestellt wird.
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