EP4428453A1 - Verfahren zur ladung eines warmwasserspeichers, regel- und steuergerät, vorrichtung zur warmwasserbereitstellung und computerprogramm - Google Patents

Verfahren zur ladung eines warmwasserspeichers, regel- und steuergerät, vorrichtung zur warmwasserbereitstellung und computerprogramm Download PDF

Info

Publication number
EP4428453A1
EP4428453A1 EP24162218.2A EP24162218A EP4428453A1 EP 4428453 A1 EP4428453 A1 EP 4428453A1 EP 24162218 A EP24162218 A EP 24162218A EP 4428453 A1 EP4428453 A1 EP 4428453A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hot water
water tank
operating state
hysteresis
temperature sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24162218.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ingo Schmitz
Michelle Bernard
Andrej Gibelhaus
Vinh-Phuc Tran
Christoph Sprenger
Johann Wienen
Stephan Kempkes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of EP4428453A1 publication Critical patent/EP4428453A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F24D19/1051—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for domestic hot water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/174—Supplying heated water with desired temperature or desired range of temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/174—Supplying heated water with desired temperature or desired range of temperature
    • F24H15/175—Supplying heated water with desired temperature or desired range of temperature where the difference between the measured temperature and a set temperature is kept under a predetermined value
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/212—Temperature of the water
    • F24H15/223—Temperature of the water in the water storage tank
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/212—Temperature of the water
    • F24H15/223—Temperature of the water in the water storage tank
    • F24H15/225—Temperature of the water in the water storage tank at different heights of the tank
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/40—Control of fluid heaters characterised by the type of controllers
    • F24H15/414—Control of fluid heaters characterised by the type of controllers using electronic processing, e.g. computer-based
    • F24H15/421—Control of fluid heaters characterised by the type of controllers using electronic processing, e.g. computer-based using pre-stored data
    • F24H15/429—Control of fluid heaters characterised by the type of controllers using electronic processing, e.g. computer-based using pre-stored data for selecting operation modes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F24H9/2014—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using electrical energy supply
    • F24H9/2021—Storage heaters
    • 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
    • F24D2240/00—Characterizing positions, e.g. of sensors, inlets, outlets
    • F24D2240/26—Vertically distributed at fixed positions, e.g. multiple sensors distributed over the height of a tank, or a vertical inlet distribution pipe having a plurality of orifices

Definitions

  • the invention relates to a method for charging a hot water storage tank, a regulating and control device, a device for providing hot water and a computer program.
  • Various devices for providing hot water are known. These often include a hot water tank from which the hot water is taken when hot water is used and which can be charged when required using a heat generator. Charging here means heating the drinking or service water contained in the hot water tank or filling or refilling the hot water tank with heated drinking or service water.
  • hot water tanks have a temperature sensor and charging of the hot water tank is initiated when the temperature in the hot water tank falls below a set point.
  • a hysteresis of the set point temperature can be used, which defines a minimum temperature below the set point temperature at which the heat generator is started up and the hot water tank is charged.
  • this charging concept has disadvantages in terms of user comfort and energy efficiency.
  • a hysteresis refers to the difference between the temperatures at which a charge (a heating process of the water in the hot water tank) begins and ends.
  • a charge ends when the water has reached the set temperature and a charge begins when the water (after the charge has ended) has cooled down by the hysteresis, i.e. has reached a temperature that results from the set temperature after deducting the (predetermined) hysteresis.
  • the DE 100 54 443 A1 proposes to start charging the hot water tank with full charging power and then reduce the charging power according to a predetermined relationship until a full charge is reached.
  • a conveyor is usually started up to a target output and fuel is added to a conveyed volume flow of intake combustion air.
  • the combustion mixture is fed to a burner in the heater and ignited by an ignition device, for example a spark or glow igniter.
  • an ignition device for example a spark or glow igniter.
  • the object of the invention is to propose a method for charging a hot water tank, a device for providing hot water and a computer program that at least partially overcome the problems of the prior art described.
  • a high level of user comfort and high energy efficiency should be achieved.
  • the invention should not significantly increase the complexity of a device for providing hot water and should only require minor structural changes to the device.
  • a method for charging a hot water tank which enables a high level of user comfort and high energy efficiency with a heat pump as a heat generator.
  • the method can be carried out permanently during the operation of a device for providing hot water and serves in particular to improve energy efficiency and user comfort.
  • the device for providing hot water can comprise at least one heat generator and one hot water tank.
  • the device for providing hot water can be part of a heating system, whereby a heat generator can be used both for heating and for providing hot water.
  • the hot water tank can have a container for holding hot water, which often includes a heat-insulating casing to reduce heat transfer to the environment.
  • the hot water tank can form a temperature stratification of the hot water contained, and thus be a stratified storage tank.
  • a hot water tank has an opening for removing the hot water in an upper area (geodetically related to the installation position) and an opening for filling in a lower area, which can be connected to a water connection, for example.
  • the hot water tank can include a heat exchanger, for example designed as a spiral-shaped pipe in the container of the hot water tank. Alternatively or cumulatively, an external heat exchanger can also be used for heating.
  • the heat exchanger can be operatively connected to the heat generator, so that heat provided by the heat generator can be transferred to water for or in the hot water tank.
  • the hot water tank can have at least one (first) temperature sensor that can measure the temperature of the hot water contained therein.
  • first temperature sensor In a design with a (first) temperature sensor, this can be arranged centrally in relation to the geodetic height (and thus to a developed temperature stratification) of the hot water tank, in particular in the middle 40% to 60% [percent] in relation to the total height.
  • the temperature sensor In order to prevent the measurement results from being influenced by a (cooler) wall of the hot water tank, the temperature sensor can be arranged centrally in relation to a width and depth of the hot water tank (for example in the center of a circular cross-section). In this way, the temperature recorded and a formed
  • a sampling process can be determined by means of a temperature gradient.
  • the gradient describes a change in temperature over time.
  • the temperature can be recorded and the gradient determined on a permanent basis when carrying out a method proposed here.
  • two temperature sensors can be arranged in or on the hot water tank.
  • a first temperature sensor can be arranged centrally in relation to the geodetic height of the hot water tank (and centrally in relation to a width and depth) and a second temperature sensor can be positioned in an upper area, in particular in an area of the opening for removing the hot water.
  • In an upper area in this context can mean that the temperature sensor is arranged in the upper 10% or 20% in relation to the total height of the hot water tank container.
  • a removal process can be recognized/determined based on a temperature difference determined using the signals from the first and second temperature sensors.
  • this arrangement of two temperature sensors makes it possible to determine a residual energy quantity in the hot water tank.
  • the temperature determined by the second temperature sensor can be used in particular for this purpose.
  • the signal from the second temperature sensor can be compared with an (energy) limit value.
  • An energy limit value can be determined in advance for a specific hot water storage tank and a specific heat generator using a reference device for hot water provision. Different energy limit values can also be assigned to the various operating states.
  • the at least one temperature sensor can be positioned on the outside of the tank of the hot water storage tank such that a temperature of the water in the tank can be detected.
  • the heat generator can be any heat generator, for example a gas heater.
  • the heat generator can be or include a heat pump.
  • a heat pump is designed to extract heat from an ambient medium, such as soil, groundwater or ambient air, and make it available for use.
  • the heat pump can have a refrigeration circuit in which a coolant circulates. This can evaporate in an evaporator while absorbing ambient heat and condense in a condenser, making the absorbed heat available to a heat exchanger connected to the condenser.
  • the refrigeration circuit usually has a compressor and a throttle (expansion valve) that set a pressure in the evaporator and condenser that promotes a phase change of the coolant.
  • a control device of the heat generator, a connected heating system or the device for providing hot water
  • a charge of the hot water tank can thus be triggered by the difference between the target temperature and the hysteresis falling below the limit and can continue until the target temperature is reached.
  • a high set temperature (possibly in combination with a low hysteresis) can mean a high level of user comfort, since a large A large amount of hot water with a high setpoint temperature is available.
  • the disadvantage of this is that the hot water tank is frequently charged and the heat generator is therefore frequently switched on and off, with the disadvantages mentioned.
  • a low setpoint temperature in combination with a large hysteresis can mean high energy efficiency, although there may not be enough hot water available for a larger amount of water to be drawn off, thus reducing user comfort.
  • an operating state refers in particular to an operating mode of the hot water tank, with a (specifically) set target temperature and a (specifically) set hysteresis.
  • a (current) demand for hot water can be estimated and a suitable target temperature and a suitable hysteresis can be set.
  • an implementation of a method proposed here can be (temporarily) suspended, or the at least one signal of the at least one temperature sensor can (alternatively) be used to estimate the progress of the charge and/or (alternatively) to determine a time at which the charge should end.
  • the above operating states and their sequence can be understood as a circular cycle in which the system repeatedly switches back to the first operating state, whereby operating states tailored to usage and energy requirements are adopted within the circular cycle.
  • the first, third and fifth operating states can have the same target temperature.
  • withdrawal processes and, if applicable, a residual energy quantity in the hot water tank can be recorded over a longer period of time and a withdrawal profile can be derived.
  • the use of artificial intelligence can contribute to this.
  • the lifestyle habits of the users can be taken into account when choosing an operating state.
  • Temperature setpoints, hysteresis and/or energy limit values of the individual operating states can also be adjusted (at least temporarily) based on the withdrawal profile. This could advantageously meet a high hot water requirement of the users at a certain time (for example, regular showering by several people at a certain time of day or day of the week) and thus increase user comfort.
  • a time of day can also be included in initiating a change of an operating state.
  • a device for providing hot water which comprises a heat generator, a hot water tank, at least one temperature sensor arranged in the hot water tank and means configured to carry out a method proposed here.
  • the device for providing hot water can comprise two temperature sensors, wherein a first temperature sensor can detect a temperature in a middle region (relative to the geodetic height of the hot water tank) and a second temperature sensor can detect a temperature in an upper region (in particular in the region of the opening for removing the hot water).
  • a computer program which comprises instructions which can carry out a method specified here with a device for providing hot water specified here.
  • first primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, sizes or processes, and in particular do not necessarily specify a dependency and/or sequence of these objects, sizes or processes. Should a dependency and/or sequence be necessary, this is explicitly stated here or it is obvious to the expert when studying the specifically described design. As far as a component can occur multiple times (“at least one"), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.
  • a method for charging a hot water tank, a device for providing hot water and a computer program are therefore provided here, which at least partially solve the problems described with reference to the prior art.
  • the method, the device and the computer program at least contribute to ensuring an energy-efficient hot water supply in conjunction with a high level of user comfort.
  • the invention can advantageously be carried out completely automatically and no or only very minor structural changes to a device for providing hot water are necessary.
  • Fig.1 shows, by way of example and schematically, a device for providing hot water 1 specified here.
  • This can comprise a heat generator 2, here designed as a heat pump.
  • the heat generator 2 designed as a heat pump can comprise a refrigeration circuit 21 with an evaporator 4, a condenser 5, a compressor 6 and an expansion valve 7.
  • the heat pump can absorb ambient heat 3 and transfer it via a heat exchanger 9 to water contained in a hot water tank 8.
  • the hot water tank 8 can have a container 23 for holding water, which is surrounded by a heat-insulating casing 24.
  • the heat exchanger 9 can be connected to the condenser 5 via a flow line 25 and a return line 26 of a heating circuit 22.
  • the hot water tank 8 On the top side (geodetically or in relation to the installation state), the hot water tank 8 can have an opening for withdrawal 12, through which hot water can be taken from a withdrawal point 13, for example a water tap or a shower.
  • the hot water tank 8 can have a cold water supply 15, which can be connected to a domestic water connection, for example.
  • a first temperature sensor 10 can be arranged in a central region (relative to the geodetic height of the tank 23) and a second temperature sensor 11 in the region of the opening for removal 12.
  • the device for providing hot water 1 can have a control and regulating device 14 that is set up to carry out a method proposed here.
  • the control and regulating device 14 can be electrically connected to components of the refrigeration circuit 21 and to the first temperature sensor 10 and to the second temperature sensor 11.
  • Fig. 2 shows, by way of example and schematically, a first temperature curve 16 recorded by the first temperature sensor 10 and a second temperature curve 17 recorded by the second temperature sensor 11 over time t.
  • the hot water tank 8 is charged 19 to a target temperature 27.
  • a standby 18 in which no charging 19 and no withdrawal process 20 takes place.
  • the gradient of the first temperature curve 16 (as well as the second temperature curve 17) is very low and this can be assumed to be a standby 18.
  • a charging 19 takes place with a withdrawal process 20 following shortly thereafter. It is clearly visible that the first temperature curve 16 of the first temperature sensor 10 arranged in the middle area of the container 23 drops significantly further than the second temperature curve 17 of the second temperature sensor 11 in the area of the opening for withdrawal 12.
  • a first operating state Z1 can be set. After detecting a withdrawal process with a residual energy quantity greater than an energy limit value, a second operating state Z2. If a residual energy quantity less than the energy limit value is detected, the system can switch from the second operating state (Z2) to the third operating state Z3. After a first period of time has elapsed without a withdrawal being detected, the system can switch from the second or fourth operating state (Z2, Z4) to the fifth operating state (Z3). The first period of time can be 6 hours, for example. The system can switch from the first or third operating state (Z1, Z3) to the fifth operating state after a second period of time without a withdrawal, which can be 24 hours, for example. The system can switch from the fifth or third operating state (Z5, Z3) to the first operating state (Z1) by charging.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Ladung (19) eines Warmwasserspeichers (8) einer Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung (1), wobei mindestens ein Signal mindestens eines Temperatursensors (10, 11) angeordnet im Warmwasserspeicher (1) erfasst wird und anhand desselben mindestens zwei Betriebszustände (Z1, Z2, Z3, Z4) unterschieden werden, denen jeweils eine Solltemperatur (27) und jeweils eine Hysterese der Solltemperatur (27) zugewiesen sind, wobei bei einem Unterschreiten der Solltemperatur (27) abzüglich der Hysterese eine Ladung des Warmwasserspeichers (8) ausgelöst wird und ein Wechsel eines Betriebszustandes (Z1, Z2, Z3, Z4) durch:- einen erfassten Entnahmevorgang (20) und/ oder- eine erfasste Zeitdauer seit dem letzten Entnahmevorgang (20)initiiert wird. Gemäß einer Ausgestaltung kann ein Entnahmevorgang (20) anhand von mindestens zwei Signalen von mindestens zwei Temperatursensoren (10, 11) erkannt werden, wobei (bezogen auf eine geodätische Höhe des Warmwasserspeichers (8)) ein erster Temperatursensor (10) in einem mittleren Bereich des Warmwasserspeichers (8) angeordnet ist und ein erstes Signal bereitstellt und ein zweiter Temperatursensor (11) in einem oberen Bereich des Warmwasserspeichers (8) angeordnet ist und ein zweites Signal bereitstellt und ein Entnahmevorgang (20) sowie eine Restenergiemenge im Warmwasserspeicher (8) anhand von Gradienten und/oder Differenz von erstem und zweitem Signal erkannt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ladung eines Warmwasserspeichers, ein Regel- und Steuergerät, eine Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung und ein Computerprogramm.
  • Es sind verschiedene Vorrichtungen zur Warmwasserbereitstellung bekannt. Häufig umfassen diese einen Warmwasserspeicher, aus dem bei einer Warmwasserentnahme das Warmwasser entnommen wird und der bei Bedarf mittels eines Wärmeerzeugers geladen werden kann. Laden bezeichnet hier ein Erwärmen von im Warmwasserspeicher enthaltenen Trink- oder Brauchwassers oder bzw. ein Be- oder Nachfüllen des Warmwasserspeichers mit erwärmtem Trink- oder Brauchwasser.
  • In der Regel weisen die Warmwasserspeicher einen Temperaturfühler auf und es wird eine Ladung des Warmwasserspeichers initiiert, wenn eine Solltemperatur im Warmwasserspeicher unterschritten wird. Um eine häufige Inbetriebnahme des Wärmeerzeugers zu vermeiden, kann eine Hysterese der Solltemperatur Anwendung finden, die eine Mindesttemperatur unterhalb der Solltemperatur definiert, bei der eine Inbetriebnahme des Wärmeerzeugers und somit eine Ladung des Warmwasserspeichers erfolgt. Dieses Ladekonzept hat jedoch Nachteile hinsichtlich Nutzerkomfort und Energieeffizienz.
  • In diesem Zusammenhang bezeichnet eine Hysterese die Differenz zwischen den Temperaturen, bei denen eine Ladung (ein Erwärmungsvorgang des Wassers im Warmwasserspeicher) begonnen und beendet wird. Dabei wird in der Regel eine Ladung beendet, wenn das Wasser die Solltemperatur erreicht hat und eine Ladung begonnen, wenn sich das Wasser (nach dem Beendigen der Ladung) um die Hysterese abgekühlt hat, also eine Temperatur erreicht hat, die sich aus der Sollwerttemperatur nach Abzug der (vorbestimmten) Hysterese ergibt.
  • Die DE 100 54 443 A1 schlägt hierzu vor, eine Ladung des Warmwasserspeichers mit voller Ladeleistung zu beginnen und anschließend die Ladeleistung gemäß einer vorgegebenen Beziehung zu mindern, bis eine volle Ladung erreicht ist.
  • Bei einer Inbetriebnahme derartiger Heizgeräte wird in der Regel eine Fördereinrichtung auf eine Sollleistung angefahren und einem geförderten Volumenstrom angesaugter Verbrennungsluft Brennstoff zugefügt. Das Verbrennungsgemisch wird einem Brenner des Heizgerätes zugeführt und durch eine Zündvorrichtung, beispielsweise einem Funken- oder Glühzünder, entzündet. Dieses Ladekonzept ist nachteilig bei einer Wärmepumpe als Wärmeerzeuger nur bedingt einsetzbar.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Ladung eines Warmwasserspeichers, eine Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung und ein Computerprogramm vorzuschlagen, die die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden. Insbesondere soll ein hoher Nutzerkomfort und hohe Energieeffizienz erreicht werden.
  • Zudem soll die Erfindung die Komplexität einer Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung zumindest nicht wesentlich erhöhen und nur geringe bauliche Veränderungen an derselben erfordern. Nicht zuletzt soll ein Verfahren zur Ladung eines Warmwasserspeichers angegeben werden, das einen hohen Nutzerkomfort und eine hohe Energieeffizienz mit einer Wärmepumpe als Wärmeerzeuger ermöglicht.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
  • Hierzu trägt ein Verfahren zur Ladung eines Warmwasserspeichers einer Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung bei, bei dem mindestens ein Signal mindestens eines Temperatursensors angeordnet im oder am Warmwasserspeicher erfasst wird und anhand desselben mindestens zwei Betriebszustände unterschieden werden, denen jeweils eine Solltemperatur und jeweils eine Hysterese der Solltemperatur zugewiesen sind, wobei bei einem Unterschreiten der Solltemperatur abzüglich der Hysterese ein Ladevorgang des Warmwasserspeichers ausgelöst wird. Ein Wechsel eines Betriebszustandes kann dabei initiiert werden durch:
    • einen erfassten Entnahmevorgang und/ oder
    • eine erfasste Zeitdauer seit dem letzten Entnahmevorgang.
  • Das Verfahren kann dauerhaft permanent während des Betriebes einer Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung durchgeführt werden und dient insbesondere der Verbesserung der Energieeffizienz und des Nutzerkomforts.
  • Die Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung kann zumindest einen Wärmeerzeuger und einen Warmwasserspeicher umfassen. Beispielsweise kann die Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung Teil einer Heizungsanlage sein, wobei ein Wärmeerzeuger sowohl für den Heizbetrieb als auch zur Bereitstellung von Warmwasser nutzbar sein kann.
  • Der Warmwasserspeicher kann einen Behälter zur Aufnahme von Warmwasser aufweisen, der häufig eine wärmeisolierende Umhüllung umfasst, um einen Wärmeübergang an die Umgebung zu mindern. Der Warmwasserspeicher kann eine Temperaturschichtung des enthaltenen Warmwassers ausbilden, und somit ein Schichtladespeicher sein. In der Regel weist ein Warmwasserspeicher in einem (geodätisch bezogen auf die Einbauposition) oberen Bereich eine Öffnung zur Entnahme des Warmwassers auf und in einem unteren Bereich eine Öffnung zum Befüllen, die beispielsweise mit einem Wasseranschluss verbunden sein kann. Zum Laden/ Erwärmen des Wassers kann der Warmwasserspeicher einen Wärmetauscher umfassen, beispielsweise ausgeführt als spiralförmiges Rohr im Behälter des Warmwasserspeichers. Alternativ oder kumulativ kann auch ein externer Wärmetauscher zum Erwärmen genutzt werden. Der Wärmetauscher kann dabei mit dem Wärmerzeuger in Wirkverbindung stehen, so dass vom Wärmeerzeuger bereitgestellte Wärme auf Wasser für bzw. im Warmwasserspeicher übertragen werden kann.
  • Der Warmwasserspeicher kann mindestens einen (ersten) Temperatursensor aufweisen, der eine Temperatur des enthaltenen Warmwassers erfassen kann. Bei einer Ausführung mit einem (ersten) Temperatursensor kann dieser mittig bezogen auf die geodätische Höhe (und damit auf eine ausgebildete Temperaturschichtung) des Warmwasserspeichers, insbesondere in den mittleren 40% bis 60% [Prozent] bezogen auf die Gesamthöhe, angeordnet sein. Um eine Beeinflussung der Messergebnisse durch eine (kühlere) Wandung des Warmwasserspeichers zu verhindern kann der Temperatursensor mittig bezogen auf eine Breite und Tiefe des Warmwasserspeichers (beispielsweise im Mittelpunkt eines kreisrunden Querschnitts) angeordnet sein. So kann anhand der erfassten Temperatur und eines gebildeten Gradienten der Temperatur ein Entnahmevorgang festgestellt werden. Der Gradient bezeichnet dabei einen Verlauf der Änderung der Temperatur bezogen auf die Zeit. Eine Erfassung der Temperatur und ein Bestimmen des Gradienten kann im Rahmen der Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens insbesondere permanent/ dauerhaft erfolgen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können zwei Temperatursensoren im oder am Warmwasserspeicher angeordnet werden. Dabei kann ein erster Temperatursensor mittig bezogen auf die geodätische Höhe des Warmwasserspeichers (und mittig bezogen auf eine Breite und Tiefe) angeordnet sein und ein zweiter Temperatursensor in einem oberen Bereich, insbesondere in einem Bereich der Öffnung zur Entnahme des Warmwassers positioniert sein. In einem oberen Bereich kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass der Temperatursensor in den oberen 10% oder 20% bezogen auf die Gesamthöhe des Behälters des Warmwasserspeichers angeordnet sein. Hierbei kann anhand einer Temperaturdifferenz ermittelt anhand der Signale von erstem und zweitem Temperatursensor ein Entnahmevorgang erkannt/ festgestellt werden. Zudem ermöglicht diese Anordnung von zwei Temperatursensoren eine Restenergiemenge im Warmwasserspeicher festzustellen. Hierzu kann insbesondere die vom zweiten Temperatursensor ermittelte Temperatur herangezogen werden. Wird in dem oberen Bereich des Warmwasserspeichers eine niedrige Temperatur (beispielsweise deutlich unterhalb der Solltemperatur) festgestellt, kann davon ausgegangen werden, dass die im Warmwasserspeicher enthaltene Restenergiemenge (das enthaltene Warmwasser bzw. dessen Wärmeenergie) gering ist und eine Ladung auszulösen ist. Hierzu kann das Signal des zweiten Temperatursensors mit einem (Energie-)Grenzwert verglichen werden.
  • Ein Energiegrenzwert kann für einen konkreten Warmwasserspeicher und einen konkreten Wärmeerzeuger im Vorfeld an einer Referenzvorrichtung zur Warmwasserbereitstellung ermittelt werden. Dabei können auch abweichende Energiegrenzwerte den verschiedenen Betriebszuständen zugewiesen werden.
  • Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann der mindestens eine Temperatursensor außen an dem Behälter des Warmwasserspeichers derart positioniert sein, dass eine Temperatur des Wassers im Behälter erfasst werden kann.
  • Der Wärmerzeuger kann ein beliebiger Wärmeerzeuger sein, beispielsweise ein Gasheizgerät. Insbesondere kann der Wärmeerzeuger eine Wärmepumpe sein oder umfassen. Eine Wärmepumpe ist dazu eingerichtet einem Umgebungsmedium, wie Boden, Grundwasser oder Umgebungsluft, Wärme zu entziehen und zur Nutzung bereitzustellen. Hierzu kann die Wärmepumpe einen Kältekreislauf aufweisen, in dem ein Kältemittel zirkuliert. Dieses kann in einem Verdampfer unter Aufnahme von Umgebungswärme verdampfen und in einem Kondensator kondensieren und dabei die aufgenommene Wärme einem mit dem Kondensator verbundenen Wärmetauscher zur Verfügung stellen. Zudem weist der Kältekreislauf in der Regel einen Verdichter (Kompressor) und eine Drossel (Expansionsventil) auf, die einen Druck in Verdampfer und Kondensator einstellen, der einen Phasenwechsel des Kältemittels begünstigt.
  • Den Wärmeerzeugern ist gemeinsam, dass in der Regel ein häufiges An- und Ausschalten die Standzeit als auch die Energieeffizienz mindert. Beispielsweise ein Regel- und Steuergerät (des Wärmeerzeugers, einer verbundenen Heizungsanlage oder der Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung) kann eine Temperatur des Warmwassers im Warmwasserspeicher erfassen und eine Ladung (insbesondere einen Aufwärmvorgang des Warmwassers im Warmwasserspeicher) auslösen, wenn die erfasste Temperatur geringer einer Solltemperatur abzüglich einer Hysterese ist. Eine Ladung des Warmwasserspeichers kann somit durch ein Unterschreiten der Differenz von Solltemperatur und Hysterese ausgelöst werden und andauern bis die Solltemperatur erreicht wurde.
  • Nach dem Stand der Technik kann eine hohe Solltemperatur (gegebenenfalls in Verbindung mit einer geringen Hysterese) einen hohen Nutzerkomfort bedeuten, da eine große Menge Warmwasser mit einer hohen Solltemperatur verfügbar ist. Nachteilig bewirkt dies (insbesondere die geringe Hysterese) eine häufige Ladung des Warmwasserspeichers und damit häufige An- und Ausschaltvorgänge des Wärmeerzeugers mit den besagten Nachteilen. Demgegenüber kann eine geringe Solltemperatur in Verbindung mit einer großen Hysterese eine hohe Energieeffizienz bedeuten, wobei gegebenenfalls für eine größere Entnahmemenge nicht ausreichend Warmwasser zur Verfügung steht und somit der Nutzerkomfort leidet.
  • Eine Idee der Erfindung kann darin gesehen werden, dass anhand eines Signals mindestens eines Temperatursensors verschiedene Betriebszustände gewählt und eingestellt werden: Ein Betriebszustand bezeichnet in diesem Zusammenhang insbesondere einen Betriebsmodus des Warmwasserspeichers, mit einer (spezifisch) eingestellten Solltemperatur und einer (spezifisch) eingestellten Hysterese. Anhand mindestens eines Signals des mindestens einen Temperatursensors kann ein (aktueller) Bedarf an Warmwasser abgeschätzt und eine geeignete Solltemperatur und eine geeignete Hysterese eingestellt werden.
  • Dabei kann (für zumindest ein Teil der Zeit) während einer Ladung (einer Inbetriebnahme des Wärmeerzeugers zur Erwärmung des Wassers im Warmwasserspeicher) eine Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens (vorübergehend) ausgesetzt werden, bzw. kann das mindestens eine Signal des mindestens einen Temperatursensors (alternativ) zur Einschätzung eines Fortschrittes der Ladung genutzt werden und/ oder (alternativ) zur Festlegung eines Zeitpunktes der Beendigung der Ladung.
  • Gemäß einer Ausgestaltung können die mindestens zwei Betriebszustände aus folgender Gruppe ausgewählt werden. Die konkreten Werte für Solltemperatur und Hysterese können dabei im Hinblick auf Nutzerkomfort und Energieeffizienz, bzw. einen Kompromiss derselben, und/ oder auch zur Erfüllung gesetzlicher Vorgaben wie Normen oder Ähnlichem gewählt werden:
    1. a) erster Betriebszustand: Der erste Betriebszustand kann einen Ausgangszustand des Verfahrens darstellen und es ist eine erste Solltemperatur und eine erste Hysterese eingestellt, die einem regulären Betrieb des Warmwasserspeichers mit nur einem Betriebszustand entsprechen können. Beispielhaft kann die erste Solltemperatur in einem Bereich von 50 °C [Grad Celsius] bis 60 °C liegen und die Hysterese in einem Bereich von 5 K [Kelvin] bis 15 K. Der erste Betriebszustand kann einen Ausgangspunkt eines hier vorgeschlagenen Verfahrens darstellen.
    2. b) In den zweiten Betriebszustand kann durch Erkennen einer Entnahme aus dem ersten Betriebszustand gewechselt werden. Es wird ein Entnahmevorgang und eine Restenergiemenge oberhalb eines Energiegrenzwertes erkannt und es ist eine zweite Solltemperatur und eine zweite Hysterese eingestellt. Dabei kann die Solltemperatur geringer, zum Beispiel 10% [Prozent] bis 25% geringer als die erste Solltemperatur sein.
    3. c) In einen dritten Betriebszustand kann bei einem Erkennen keiner Entnahme und keiner Ladung innerhalb eines ersten Zeitraumes aus dem zweiten oder vierten Betriebszustand gewechselt werden, und es ist eine dritte Solltemperatur und eine dritte Hysterese eingestellt. Der erste Zeitraum kann dabei ein Zeitraum sein, der eine nächtliche Nichtnutzung oder kurzzeitige Abwesenheit der Nutzer anzeigen kann, und beispielsweise in einem Bereich von 3 bis 10 Stunden liegen.
    4. d) In den vierten Betriebszustand kann aus dem zweiten Betriebszustand gewechselt werden, wenn eine Restenergiemenge unterhalb des Energiegrenzwertes erkannt wird. Es ist eine vierte Solltemperatur und eine vierte Hysterese eingestellt. Aufgrund der erkannten geringen Restenergiemenge im Warmwasserspeicher und des damit verbundenen hohen Bedarfs an Warmwasser kann in diesem Betriebszustand eine vergleichsweise hohe Solltemperatur und eine vergleichsweise geringe Hysterese eingestellt werden.
    5. e) in einen fünften Betriebszustand kann gewechselt werden, wenn keine Entnahme und keine Ladung innerhalb eines zweiten Zeitraumes, der größer dem ersten Zeitraum ist, erkannt wurde und es ist eine fünfte Hysterese und eine fünfte Solltemperatur eingestellt. Der zweite Zeitraum kann dabei so gewählt sein, dass dieser ein längere Abwesenheit der Nutzer anzeigt und beispielsweise in einem Bereich von 10 bis 30 Stunden liegen. Die fünfte Solltemperatur der ersten Solltemperatur entsprechen und die Hysterese höher der dritten Hysterese sein beispielsweise in einem Bereich von 15 bis 25 K liegen. In den fünften Betriebszustand kann aus dem ersten oder dritten Betriebszustand gewechselt werden. Nach dem Initiieren einer Ladung kann aus dem dritten oder fünften Betriebszustand wieder in den ersten Betriebszustand gewechselt werden.
  • Obige Betriebszustände und Ihre Abfolge können als Kreiszyklus verstanden werden, in dem immer wieder in den ersten Betriebszustand zurück gewechselt wird, wobei innerhalb des Kreiszyklus auf Nutzung und Energiebedarf angestimmte Betriebszustände eingenommen werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann können erster, dritter und fünfter Betriebszustand die gleiche Solltemperatur aufweisen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung können über einen längeren Zeitraum Entnahmevorgänge und gegebenenfalls eine Restenergiemenge im Warmwasserspeicher erfasst werden und ein Entnahmeprofil abgeleitet werden. Hierzu kann die Anwendung einer künstlichen Intelligenz beitragen. Anhand des Entnahmeprofils können die Lebensgewohnheiten der Nutzer in die Wahl eines Betriebszustandes einfließen. Es können auch anhand des Entnahmeprofils Temperatursollwerte, Hysterese und/ oder Energiegrenzwerte der einzelnen Betriebszustände (zumindest zeitweise) angepasst werden. Vorteilhaft könnte so einem hohen Warmwasserbedarf der Nutzer zu einem bestimmten Zeitpunkt (beispielsweise einem regelmäßigen Duschen mehreren Personen zu einer bestimmten Tageszeit oder Wochentag) entsprochen und so der Nutzerkomfort erhöht werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann somit auch eine Tageszeit in ein Initiieren eines Wechsels eines Betriebszustandes einbezogen werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung vorgeschlagen, die einen Wärmeerzeuger, einen Warmwasserspeicher, mindestens einen Temperatursensor angeordnet in dem Warmwasserspeicher sowie Mittel, eingerichtet zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens, umfassen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung zwei Temperatursensoren umfassen, wobei ein erster Temperatursensor eine Temperatur in einem mittleren Bereich (bezogen auf die geodätische Höhe des Warmwasserspeichers) und ein zweiter Temperatursensor eine Temperatur in einem oberen Bereich (insbesondere im Bereich der Öffnung zur Entnahme des Warmwassers) erfassen kann.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Computerprogramm vorgeschlagen, das Befehle umfasst, die ein hier angegebenes Verfahren mit einer hier angegebenen Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung durchführen können.
  • Die im Zusammenhang mit den Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei der hier vorgestellten Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung und dem hier vorgestellten Computerprogramm auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
  • Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter ("erste", "zweite", ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann ("mindestens ein"), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.
  • Hier werden somit ein Verfahren zur Ladung eines Warmwasserspeichers, eine Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung und ein Computerprogramm angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren, die Vorrichtung sowie das Computerprogramm zumindest dazu bei, eine energieeffiziente Warmwasserversorgung in Verbindung mit einem hohen Nutzerkomfort zu gewährleisten.
  • Zudem kann die Erfindung vorteilhaft vollständig automatisiert durchgeführt werden und es sind keine oder nur sehr geringe bauliche Änderungen an einer Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung notwendig.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
    • Fig. 1: eine hier vorgeschlagene Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung,
    • Fig. 2: Parameterverläufe, die sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können, und
    • Fig. 3: einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens.
  • Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch eine hier angegebene Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung 1. Diese kann einen Wärmeerzeuger 2 umfassen, hier ausgebildet als Wärmepumpe. Der als Wärmepumpe ausgebildete Wärmeerzeuger 2 kann einen Kältekreislauf 21 mit einem Verdampfer 4, einen Verflüssiger 5, einen Verdichter 6 und ein Expansionsventil 7 umfassen. Die Wärmepumpe kann Umgebungswärme 3 aufnehmen und über einen Wärmetauscher 9 auf, in einem Warmwasserspeicher 8 enthaltenes, Wasser übertragen.
  • Der Warmwasserspeicher 8 kann einen Behälter 23 zur Aufnahme von Wasser aufweisen, der mit einer wärmeisolierenden Umhüllung 24 umgeben ist. Der Wärmetauscher 9 kann über einen Vorlauf 25 und einen Rücklauf 26 eines Heizkreises 22 mit dem Verflüssiger 5 verbunden sein. Obenseitig (geodätisch bzw. bezogen auf den Einbauzustand) kann der Warmwasserspeicher 8 eine Öffnung zur Entnahme 12 aufweisen, über die Warmwasser an einer Entnahmestelle 13, beispielsweise einem Wasserhahn oder einer Dusche, entnommen werden kann. Untenseitig kann der Warmwasserspeicher 8 eine Zuführung Kaltwasser 15 aufweisen, die beispielsweise mit einem Hauswasseranschluss verbunden sein kann.
  • Im Warmwasserspeicher 8 kann ein erster Temperatursensor 10 in einem mittleren Bereich (bezogen auf die geodätische Höhe des Behälters 23) und ein zweiter Temperatursensor 11 im Bereich der Öffnung zur Entnahme 12 angeordnet sein.
  • Die Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung 1 kann ein Regel- und Steuergerät 14 aufweisen, dass dazu eingerichtet ist, ein hier vorgeschlagenes Verfahren durchzuführen. Hierzu kann das Regel- und Steuergerät 14 mit Komponenten des Kältekreislaufes 21 sowie mit dem ersten Temperatursensor 10 sowie mit dem zweiten Temperatursensor 11 elektrisch verbunden sein.
  • Fig. 2 zeigt beispielhaft und schematisch einen ersten Temperaturverlauf 16 erfasst vom ersten Temperatursensor 10 und einen zweiten Temperaturverlauf 17 erfasst vom zweiten Temperatursensor 11 über die Zeit t. Zu Beginn erfolgt eine Ladung 19 des Warmwasserspeichers 8 auf eine Solltemperatur 27. Anschließend erfolgt ein Standby 18, in dem keine Ladung 19 und kein Entnahmevorgang 20 erfolgt. Der Gradient des ersten Temperaturverlaufes 16 (als auch des zweiten Temperaturverlaufes 17) ist sehr gering und es kann hiermit auf einen Standby 18 geschlossen werden. Im Anschluss an den Standby 18 erfolgt eine Ladung 19 mit einem kurz darauffolgenden Entnahmevorgang 20. Gut erkennbar sinkt der erste Temperaturverlauf 16 des im mittleren Bereich des Behälters 23 angeordneten ersten Temperatursensors 10 deutlich weiter ab als der zweite Temperaturverlauf 17 des zweiten Temperatursensors 11 im Bereich der Öffnung zur Entnahme 12. Entsprechend kann von einer ausreichenden Restenergiemenge im Warmwasserspeicher 8 ausgegangen werden. Würde der zweite Temperaturverlauf 17 auf ein ähnliches Temperaturniveau absinken, also das Wasser im Bereich der Öffnung zur Entnahme 12 eine Temperatur deutlich unter der Solltemperatur 27 aufweisen, könnte von einer geringen Restenergiemenge im Tank ausgegangen werden.
  • Fig. 3 zeigt beispielhaft und schematisch einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Der gezeigte Kreiszyklus umfasst folgende Betriebszustände, mit beispielhaften Angaben von Solltemperatur und Hysterese:
    • erster Betriebszustand (Z1): Solltemperatur 55°C, Hysterese 10 K
    • zweiter Betriebszustand (Z2): Solltemperatur 45°C, Hysterese 10 K
    • dritter Betriebszustand (Z2): Solltemperatur 55°C, Hysterese 10 K
    • vierter Betriebszustand (Z2): Solltemperatur 50°C, Hysterese 15 K
    • fünfter Betriebszustand (Z2): Solltemperatur 55°C, Hysterese 20 K.
  • Zu Beginn kann ein erster Betriebszustand Z1 eingestellt sein. Nach Erkennen eines Entnahmevorganges mit einer Restenergiemenge größer einem Energiegrenzwert kann zu einem zweiten Betriebszustand Z2 gewechselt werden. Bei einem Erkennen einer Restenergiemenge geringer dem Energiegrenzwert kann aus dem zweiten Betriebszustand (Z2) in den dritten Betriebszustand Z3 gewechselt werden. Nach Ablauf eines ersten Zeitraumes ohne Erkennen einer Entnahme kann aus dem zweiten oder vierten Betriebszustand (Z2, Z4) in den fünften Betriebszustand (Z3) gewechselt werden. Der erste Zeitraum kann beispielsweise 6 Stunden betragen. Aus dem ersten oder dritten Betriebszustand (Z1, Z3) kann nach Ablauf eines zweiten Zeitraumes ohne Entnahme, der beispielsweise 24 Stunden betragen kann in den fünften Betriebszustand gewechselt werden. Aus dem fünften oder dritten Betriebszustand (Z5, Z3) kann durch eine Ladung in den ersten Betriebszustand (Z1) gewechselt werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung
    2
    Wärmeerzeuger
    3
    Umgebungswärme
    4
    Verdampfer
    5
    Verflüssiger
    6
    Verdichter
    7
    Expansionsventil
    8
    Warmwasserspeicher
    9
    Wärmetauscher
    10
    erster Temperatursensor
    11
    zweiter Temperatursensor
    12
    Öffnung zur Entnahme
    13
    Entnahmestelle
    14
    Regel- und Steuergerät
    15
    Zuführung Kaltwasser
    16
    erster Temperaturverlauf
    17
    zweiter Temperaturverlauf
    18
    Standby
    19
    Ladung
    20
    Entnahmevorgang
    21
    Kältekreislauf
    22
    Heizkreis
    23
    Behälter
    24
    Wärmeisolierende Umhüllung
    25
    Vorlauf
    26
    Rücklauf
    27
    Solltemperatur
    Z1
    erster Betriebszustand
    Z2
    zweiter Betriebszustand
    Z3
    dritter Betriebszustand
    Z4
    vierter Betriebszustand
    Z5
    fünfter Betriebszustand

Claims (15)

  1. Verfahren zur Ladung (19) eines Warmwasserspeichers (8) einer Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung (1), wobei mindestens ein Signal mindestens eines Temperatursensors (10, 11) angeordnet im oder am Warmwasserspeicher (8) erfasst wird, und anhand desselben mindestens zwei Betriebszustände (Z1, Z2, Z3, Z4) unterschieden werden, denen jeweils eine Solltemperatur (27) und jeweils eine Hysterese der Solltemperatur (27) zugewiesen sind, wobei bei einem Unterschreiten der Solltemperatur (27) abzüglich der Hysterese eine Ladung des Warmwasserspeichers (8) ausgelöst wird und ein Wechsel eines Betriebszustandes (Z1, Z2, Z3, Z4) durch:
    - einen erfassten Entnahmevorgang (20) und/ oder
    - eine erfasste Zeitdauer seit dem letzten Entnahmevorgang (20)
    initiiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Wechsel eines Betriebszustandes zusätzlich durch eine Tageszeit initiiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Entnahmevorgang (20) anhand eines ersten Signals eines ersten Temperatursensors (10), der in einem mittleren Bereich des Warmwasserspeichers (8) angeordnet ist und anhand des Gradienten des Signals des ersten Temperatursensors (10) erkannt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei zusätzlich ein zweites Signal eines zweiten Temperatursensors, der in einem geodätisch oberen Bereich des Warmwasserspeichers angeordnet ist, einbezogen wird und ein Entnahmevorgang (20) anhand von Gradienten und/oder Differenz von erstem und zweitem Signal erkannt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei anhand von Gradienten und/oder Differenz von erstem und zweitem Signal eine Restenergiemenge im Warmwasserspeicher erkannt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Restenergiemenge einen eines Wechsels eines Betriebszustandes initiieren kann.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein erster Betriebszustand mit einer ersten Solltemperatur und einer ersten Hysterese, die einem regulären Betrieb des Warmwasserspeichers mit nur einem Betriebszustand entsprechen.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, nach Ablauf eines ersten Zeitraumes ohne ein Erkennen einer Entnahme in einen dritten Zustand gewechselt wird, in dem die Hysterese gegenüber dem ersten Zustand herabgesetzt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei nach Ablauf eines zweiten Zeitraumes ohne Erkennen einer Entnahme, wobei der zweite Zeitraum größer dem ersten Zeitraum ist, in einen fünften Betriebszustand gewechselt wird, mit einer fünften Hysterese die kleiner der dritten Hysterese ist gewechselt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei mit dem Initiieren einer Ladung im dritten und fünften Betriebszustand zurück in den ersten Betriebszustand gewechselt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei ein Erkennen einer Restenergiemenge unterhalb eines Energiegrenzwertes ein Erhöhen der Solltemperatur bewirkt.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Entnahmevorgänge (19) erfasst und mindestens ein Entnahmeprofil erstellt wird, das in die Wahl der Betriebszustände einwirkt.
  13. Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung (1), umfassend einen Wärmeerzeuger (2), einen Warmwasserspeicher (8), einen ersten Temperatursensor (10) angeordnet in oder an dem Warmwasserspeicher (8) sowie Mittel, eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung (1) nach Anspruch 13, wobei bezogen auf eine geodätische Höhe des Warmwasserspeichers (8) der erste Temperatursensor (10) in einem geodätisch mittleren Bereich des Warmwasserspeichers (8) angeordnet ist und ein zweiter Temperatursensor (11) in einem geodätisch oberen Bereich des Warmwasserspeichers (8) angeordnet ist.
  15. Computerprogramm, umfassend Befehle, die eine Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung (1) nach einem der Ansprüche 13 oder 14 dazu veranlassen ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.
EP24162218.2A 2023-03-09 2024-03-08 Verfahren zur ladung eines warmwasserspeichers, regel- und steuergerät, vorrichtung zur warmwasserbereitstellung und computerprogramm Pending EP4428453A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023105813.4A DE102023105813A1 (de) 2023-03-09 2023-03-09 Verfahren zur Ladung eines Warmwasserspeichers, Regel- und Steuergerät, Vorrichtung zur Warmwasserbereitstellung und Computerprogramm

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4428453A1 true EP4428453A1 (de) 2024-09-11

Family

ID=90362941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24162218.2A Pending EP4428453A1 (de) 2023-03-09 2024-03-08 Verfahren zur ladung eines warmwasserspeichers, regel- und steuergerät, vorrichtung zur warmwasserbereitstellung und computerprogramm

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4428453A1 (de)
DE (1) DE102023105813A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29508147U1 (de) * 1994-05-24 1996-06-27 Joh. Vaillant Gmbh U. Co, 42859 Remscheid Warmwasserspeicher
DE10054443A1 (de) 1999-11-03 2001-05-10 Vaillant Joh Gmbh & Co Verfahren zum Laden eines Speichers
EP2256427A2 (de) * 2009-05-20 2010-12-01 STIEBEL ELTRON GmbH & Co. KG Warmwasserbereiter

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010047368B3 (de) * 2010-10-05 2012-03-22 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Steuerung eines Warmwasserspeichers
DE102011086819A1 (de) * 2011-11-22 2013-05-23 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Vorrichtung, Verfahren, Computerprogramm und Warmwasserspeicher zur Regelung einer Temperatur
DE102011088913A1 (de) * 2011-12-16 2013-06-20 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Warmwasserspeicher mit Bereitschaftstemperatureinstellung auf Basis von Durchflussinformation
DE102017105226A1 (de) * 2017-03-13 2018-09-13 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Warmwasser-Kleinspeicher

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29508147U1 (de) * 1994-05-24 1996-06-27 Joh. Vaillant Gmbh U. Co, 42859 Remscheid Warmwasserspeicher
DE10054443A1 (de) 1999-11-03 2001-05-10 Vaillant Joh Gmbh & Co Verfahren zum Laden eines Speichers
EP2256427A2 (de) * 2009-05-20 2010-12-01 STIEBEL ELTRON GmbH & Co. KG Warmwasserbereiter

Also Published As

Publication number Publication date
DE102023105813A1 (de) 2024-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3626510C2 (de)
EP0288695B1 (de) Brennwert-Heizkessel und Verfahren zu seinem Betreiben
EP1906104B1 (de) Verfahren zur Erkennung der Notwendigkeit der Nachladung eines Warmwasserspeichers
DE19924329B4 (de) Heizgerät für ein Kraftfahrzeug
EP4428453A1 (de) Verfahren zur ladung eines warmwasserspeichers, regel- und steuergerät, vorrichtung zur warmwasserbereitstellung und computerprogramm
DE102009004294B4 (de) Warmwasserspeicher und Verfahren zu seinem Aufladen
WO2008025389A1 (de) Verfahren zur regelung einer heizungsanlage und heizungsanlage zur ausübung dieses verfahrens
EP3139103B1 (de) Verfahren zum bereitstellen von warmem trinkwasser
DE102021124584A1 (de) Trinkwarmwasserbereitungsanlage und Verfahren zu deren Betrieb
EP3023709B1 (de) Verfahren zum erwärmen eines fluids in einem speicher in einer heizungsanlage und heizungsanlage hierzu
EP4191159B1 (de) Heizgerät, verfahren zum betreiben eines heizgerätes
EP2851629B1 (de) Heizsystem
EP2289123B1 (de) Brennstoffzellenaggregat mit einer speichereinrichtung zum speichern und zum bereitstellen von flüssigem wasserkühlmittel
DE19620373A1 (de) Brennwertkessel
DE102010027811B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines brennstoffbetriebenen Heizgeräts, vorzugsweise Fahrzeugheizgerät, in einer Warmstartphase
DE69903763T2 (de) Kombikessel zum Heizen und zur Brauchwasserbereitung
DE10312520A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines solargekoppelten Wärmeträgerkreislaufes
EP4628804A1 (de) Verfahren zum betrieb eines warmwasserspeichers, computerprogramm und warmwasserspeicher
DE102023100275A1 (de) Anordnung zur Warmwasserbereitstellung, Verfahren zum Betreiben einer Anordnung zur Warmwasserbereitstellung, Computerprogramm, Regel- und Steuergerät und Verwendung eines Speicherbehälters
EP1334318B1 (de) Luftheizung mit brennstoffzellen
DE754455C (de) Vorrichtung zum Regeln eines ueberspeisten Hochdruck-Roehrendampferzeugers mit Zwanglauf
EP1703224A1 (de) Vorrichtung zur elektrischen Energieversorgung von Komponenten eines Durchlaufwassererhitzers in einem Bereitschaftsbetrieb
EP4481283A1 (de) Verfahren zum betreiben eines heizgerätes, computerprogramm, speichermedium, regel- und steuergerät, heizgerät und verwendung eines signals
DE102021131773A1 (de) Anordnung zur Warmwasserbereitung, Heizungsanlage und Verwendung eines Wärmetau-schers und eines Schichtladespeichers
DE102024117685A1 (de) Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgeräts, Heizgerät und Computerprogrammprodukt

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250307