NL1012588C2

NL1012588C2 - Modular heating device for space heating and tap water.

Info

Publication number: NL1012588C2
Application number: NL1012588A
Authority: NL
Inventors: Harco Johannes Hermans
Original assignee: App Nfabriek Warmtebouw B V
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2001-01-19
Also published as: EP1069384A1; DE60024929T2; EP1069384B1; ATE313770T1; DE60024929D1

Abstract

The invention relates to a heating apparatus for heating water for space heating, comprising at least two substantially identical heating units which each comprise a heat source and at least one heat exchanger thermally coupled to the heat source, wherein the heating units are divided into a first group for space heating and into a second group for tap water heating, and that the heating apparatus comprises a regulating device for simultaneously regulating the temperature of the heating units of the first group and the temperature of the heating units of the second group independently of each other. As a result of these measures the advantages of a modular construction are retained, while the advantages of a combined apparatus, such as a smaller and a cheaper apparatus, are also retained. It is pointed out here that heating apparatuses for heating tap water and for heating water for the purpose of space heating are of course per se known. Simultaneously heating water to different temperatures for the purpose of tap water and space heating is however not possible herewith. <IMAGE>

Description

55

MODULAIR VERWARMINGSTOESTEL VOOR VERWARMING VAN RUIMTEN EN TAPWATERMODULAR HEATER FOR HEATING ROOMS AND DHW

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een verwarmingstoestel voor het verwarmen van water voor ruimteverwarming, omvattende ten minste twee, verwarmingseenheden die elk een warmtebron en tenminste 10 een met de warmtebron thermisch gekoppelde warmtewisselaar omvatten, waarbij de verwarmingseenheden in een eerste groep voor ruimteverwarming en in een tweede groep voor tapwaterverwarming zijn verdeeld.The present invention relates to a space heating water heater, comprising at least two heating units each comprising a heat source and at least one heat exchanger thermally coupled to the heat source, the heating units in a first space heating group and in a second group for DHW heating are divided.

Dergelijke verwarmingstoestellen zijn bekend 15 uit DE-A-34 09 213.Such heaters are known from DE-A-34 09 213.

Deze literatuurplaats beschrijft een combiketel met geisereigenschappen met twee ongelijke branders.This reference describes a combination boiler with geyser properties with two uneven burners.

Dit betreft een ketel met een zeer gering vermogen, waarbij de structuur een uitbreiding van het 20 vermogen en een modulaire opbouw niet toelaat.This concerns a boiler with a very low power, whereby the structure does not allow an extension of the power and a modular construction.

Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een dergelijke inrichting, die door modulariteit geschikt is voor een groot vermogen, en die flexibel bruikbaar is.The object of the invention is to provide such a device, which is suitable for high power through modularity, and which is flexible in use.

25 Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een dergelijk verwarmingstoestel dat eveneens geschikt is voor het gelijktijdig indirekt verwarmen van tapwater en waarbij de voordelen van een modulaire opbouw worden gehandhaafd.The object of the present invention is to provide such a heating device which is also suitable for the simultaneous indirect heating of tap water and which maintains the advantages of a modular construction.

30 Dit doel wordt bereikt, doordat de verwarmingseenheden identiek zijn en doordat het verwarmingstoestel een regelinrichting omvat voor het onafhankelijk van elkaar regelen van de temperatuur van de verwarmingseenheden van de eerste groep en de 35 temperatuur van de verwarmingseenheden van de tweede groep.This object is achieved in that the heating units are identical and in that the heating device comprises a control device for independently controlling the temperature of the heating units of the first group and the temperature of the heating units of the second group.

Als gevolg van deze maatregelen worden de voordelen van een modulaire opbouw gehandhaafd, terwijl 1012588 2 tevens de voordelen van een een gecombineerd toestel, worden gehandhaafd.As a result of these measures, the advantages of a modular construction are maintained, while the advantages of a combined device are also maintained.

Verder is uit NL-A-1003624 een verwarmingstoestel bekend, dat voorzien is van een aantal 5 hoofdzakelijk identieke verwarmingseenheden, welke in afhankelijkheid van het vereiste vermogen van het verwarmingstoestel worden samengevoegd. Deze vorm van modulaire opbouw leidt tot een vereenvoudiging van productie, ontwerp en logistiek. De uit deze publicatie 10 bekende verwarmingsinrichting is slechts geschikt voor het verwarmen van water voor een enkel doel, in casu ruimteverwarming.Furthermore, NL-A-1003624 discloses a heating appliance, which is provided with a number of substantially identical heating units, which are combined depending on the required power of the heating appliance. This form of modular construction simplifies production, design and logistics. The heating device known from this publication 10 is only suitable for heating water for a single purpose, in this case space heating.

Hierbij wordt er op gewezen dat op zich verwarmingstoestellen voor het verwarmen van tapwater en voor 15 het verwarmen van water ten behoeve van ruimteverwarming uiteraard bekend zijn. De gelijktijdigheid van verwarmen op verschillende temperaturen van water ten behoeve van tapwater en ruimteverwarming is hiermee echter niet mogelijk.It is pointed out here that heating devices for heating tap water and for heating water for space heating are of course known per se. However, the simultaneity of heating at different temperatures of water for tap water and space heating is not possible.

20 Bij het verwarmen van water voor twee verschil lende doeleinden zal bij het optimaliseren van de regeling voor de temperatuur van een doel, voor het andere doel de optimalisatie niet volledig zijn. Door de deel-maatregel dat het verwarmingstoestel een regelinrichting 25 omvat voor het onafhankelijk van elkaar regelen van de temperatuur van de verwarmingseenheden van de eerste groep en de temperatuur van de verwarmingseenheden van de tweede groep kan voor beide doeleinden, in casu ruimteverwarming en tapwaterverwarming een optimalisatie worden 30 verkregen. Het rendement van de totale inrichting wordt hierdoor sterk vergroot.When heating water for two different purposes, when optimizing the control for one target's temperature, the optimization for the other will not be complete. Due to the partial measure that the heating device comprises a control device 25 for independently controlling the temperature of the heating units of the first group and the temperature of the heating units of the second group, an optimization can be achieved for both purposes, in this case space heating and tap water heating. are obtained. This greatly increases the efficiency of the entire facility.

Deze regeling heeft tot gevolg dat de temperatuur van de tot diverse groepen behorende eenheden sterk kan verschillen. Dit kan leiden tot situaties, waarin de 35 warmere eenheid zoveel warmte toevoert aan een aangrenzende, tot een andere groep behorende eenheid met een lagere temperatuur, dat het in de koudere eenheid aanwezige water zal gaan koken.As a result of this control, the temperature of the units belonging to various groups can vary greatly. This can lead to situations in which the warmer unit supplies so much heat to an adjacent unit belonging to another group with a lower temperature that the water present in the colder unit will boil.

1012588 31012588 3

Dit wordt vermeden, doordat de tot de eerste groep behorende verwarmingseenheden thermisch geïsoleerd zijn ten opzichte van de tot de tweede groep behorende verwarmingseenheden.This is avoided in that the heating units belonging to the first group are thermally insulated from the heating units belonging to the second group.

5 Storende warmtestroming wordt hiermee vermeden.5 This prevents disturbing heat flow.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is tenminste een van de tot de eerste groep behorende verwarmingseenheden ingericht voor het naar keuze verwarmen van water voor het verwarmen van tapwater of het verwarmen 10 van water voor ruimteverwarming. Deze maatregel biedt de mogelijkheid de capaciteit van de verwarmingsinrichting voor ruimteverwarming tijdelijk te vergroten, bijvoorbeeld bij het na een weekend opwarmen van een kantoorgebouw .According to a preferred embodiment, at least one of the heating units belonging to the first group is arranged for optionally heating water for heating tap water or heating water for space heating. This measure offers the possibility of temporarily increasing the capacity of the space heating system, for example when heating an office building after a weekend.

15 In principe is het tevens mogelijk de omgekeer de maatregel toe te passen, doch het praktisch nut hiervan is niet groot. Voor tapwaterverwarming is immers veelal een buffervoorraad aanwezig voor het opvangen van piekbelastingen.In principle it is also possible to apply the reverse of the measure, but the practical usefulness thereof is not great. After all, a buffer stock is usually available for tap water heating to absorb peak loads.

20 Tevens is het in principe mogelijk slechts een van de verwarmingseenheden van de eerste groep tijdelijk te gebruiken voor het verwarmen van tapwater. Dit vereist echter veel kleppen en daarmee samenhangende besturing, zodat dit voor wat betreft de kosten minder aantrekkelijk 25 is.It is also possible in principle to use only one of the heating units of the first group temporarily for heating tap water. However, this requires many valves and associated control, so that this is less attractive in terms of cost.

Het is echter wel aantrekkelijk alle tot de eerste groep behorende verwarmingseenheden in te richten voor het naar keuze verwarmen van water voor het verwarmen van tapwater of het verwarmen van water voor ruimte-30 verwarming.However, it is attractive to arrange all heating units belonging to the first group for optionally heating water for heating tap water or heating water for space heating.

Hiervoor is slechts weinig extra appartuur noodzakelijk, terwijl de flexibiliteit sterk toeneemt.This requires little additional equipment, while flexibility increases sharply.

Volgens een andere voorkeursuitvoeringsvorm is de regelinrichting ingericht voor het toekennen van 35 prioriteit aan de vraag naar water voor tapwaterverwarming boven de vraag naar water voor ruimteverwarming. Ook hier geldt immers dat voor de ruimteverwarming veelal gedurende een lange tijd een laag vermogen wordt gevraa 1012588 4 gd, terwijl de voorziening van tapwater wordt gehandhaafd door een buffervoorraad die in een korte tijd met een groot vermogen opgewarmd wordt.According to another preferred embodiment, the control device is arranged to give priority to the demand for water for tap water heating over the demand for water for space heating. After all, here too, for space heating, a low power is usually required for a long time, while the supply of tap water is maintained by a buffer stock that is heated up with a high power in a short time.

Volgens weer een andere uitvoeringvorm zijn de 5 verwarmingseenheden naast elkaar opgesteld en omvat elk van de verwarmingseenheden twee, aan weerszijden van de warmtebron opgestelde warmtewisselaars. Dit leidt tot een plaatsbesparende en flexibele opstelling.According to yet another embodiment, the heating units are arranged side by side and each of the heating units comprises two heat exchangers arranged on either side of the heat source. This leads to a space-saving and flexible arrangement.

Volgens een andere uitvoeringsvorm zijn de 10 warmtewisselaars van naburige, tot dezelfde groep behorende verwarmingseenheden samengevoegd. Hiermee wordt ruimte bespaard.According to another embodiment, the heat exchangers of neighboring heating units belonging to the same group are combined. This saves space.

Volgens een laatste uitvoeringsvorm is tussen de warmtewisselaars van de tot de eerste groep behorende 15 eenheden en het tapwatercircuit een secundaire warmtewisselaar geschakeld. Dit biedt de mogelijkheid tot een vrije keuze van het materiaal voor de primaire warmtewisselaars, aangezien geen rekening meer behoeft te worden gehouden met de eisen voor tapwater.According to a last embodiment, a secondary heat exchanger is connected between the heat exchangers of the units belonging to the first group and the tap water circuit. This offers the possibility of a free choice of material for the primary heat exchangers, since the requirements for tap water no longer have to be taken into account.

20 Vervolgens zal de onderhavige uitvinding worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen, waarin voorstellen: figuur 1: een schema ter verklaring van een eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; 25 figuur 2: een schema ter verklaring van een tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; en figuur 3: een schema ter verklaring van een derde uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.The present invention will be elucidated hereinbelow with reference to the annexed drawings, in which: figure 1 shows a diagram for explaining a first embodiment of the present invention; Figure 2: a diagram for explaining a second embodiment of the present invention; and Figure 3: a diagram for explaining a third embodiment of the present invention.

In figuur 1 is het schema getoond van een in 30 zijn geheel met "1" aangeduid verwarmingstoestel. Het verwarmingstoestel wordt gevormd door een aantal naast elkaar opgestelde, hoofdzakelijk identieke verwarmingseenheden 2. Elke verwarmingseenheid 2 wordt gevormd door een warmtebron in de vorm van een brander 3 en een aan 35 weerszijden daarvan aangebrachte warmtewisselaar 4.Figure 1 shows the schematic of a heating device denoted in its entirety by "1". The heating appliance is formed by a number of substantially identical heating units 2 arranged next to each other. Each heating unit 2 is formed by a heat source in the form of a burner 3 and a heat exchanger 4 arranged on either side thereof.

Bij de verwarmingstoestellen volgens de onderhavige uitvinding zijn de verwarmingseenheden 2 in verschillende groepen verdeeld; namelijk een eerste, in 1012588 5 figuur 1 rechts weergegeven groep, welke is ingericht voor ruimteverwarming en de tweede, in figuur 1 links geplaatste groep, welke is ingericht voor het verwarmen van tapwater.In the heaters of the present invention, the heating units 2 are divided into different groups; namely, a first group, shown on the right in figure 1, which is arranged for space heating and the second group, placed on the left in figure 1, which is arranged for heating tap water.

5 Hiertoe zijn de warmtewisselaars 4 van de rechter groep verwarmingseenheden aangesloten op een watercircuit 5 dat onderdeel vormt van een gebruikelijke CV-installatie.For this purpose, the heat exchangers 4 of the right-hand group of heating units are connected to a water circuit 5 which forms part of a conventional heating installation.

Hierbij wordt gas, of mogelijkerwijs een andere 10 brandstof door middel van een gastoevoerleiding 6 toegevoerd aan de branders 3, welke de betreffende verwarmingseenheden verwarmen. Voor het regelen van de gastoe-voer is in de leiding 6 een regeltoestel 7 opgenomen. Hierbij is uiteraard een veelheid van regelingen moge-15 lijk, zoals op thermostaten, welke op diverse ruimten zijn aangebracht en combinaties hiervan.Here, gas, or possibly another fuel, is supplied by means of a gas supply pipe 6 to the burners 3, which heat the relevant heating units. A control device 7 is included in the line 6 for regulating the gas supply. Of course, a multitude of controls is possible here, such as on thermostats, which are arranged in various rooms and combinations thereof.

Het linker deel van de reeks verwarmingseenheden 4 is aangesloten op een kringloopwaterleidingstelsel 8. Dit kringloopwaterleidingstelsel 8 leidt naar een 20 secundaire warmtewisselaar 9, waarvan de andere zijde doorlopen wordt door het tapwaterleidingstelsel 10. Deze constructie biedt immers de mogelijkheid de warmtewisselaars 4 van aluminium of een aluminium bevattende legering te vervaardigen, hetgeen productietechnisch aantrek-25 kelijk is. Aangezien dergelijke warmtewisselaars niet direkt door tapwater mogen worden doorlopen, moeten afzonderlijke, bijvoorbeeld van koper vervaardigde, extra warmtewisselaars 9 worden toegepast.The left-hand part of the series of heating units 4 is connected to a circulating water piping system 8. This circulating water piping system 8 leads to a secondary heat exchanger 9, the other side of which is passed through the tap water piping system 10. This construction offers the possibility of heat exchangers 4 of aluminum or a aluminum-containing alloy, which is attractive from a production viewpoint. Since such heat exchangers may not be passed directly through tap water, separate additional heat exchangers 9, for example made of copper, must be used.

Overigens is het wel mogelijk de warmtewisse-30 laars, welke dienen ter verwarming van tapwater, te vervaardigen van een materiaal dat zonder toxische of hygiënische bezwaren geschikt is door tapwater te worden doorlopen. De scheidingswarmtewisselaar komt dan te vervallen.Incidentally, it is possible to manufacture the heat exchanger, which serve to heat tap water, from a material which is suitable for running through tap water without toxic or hygienic disadvantages. The separation heat exchanger is then canceled.

35 De desbetreffende branders 3 zijn aangesloten op een gastoevoerleiding 11, waarin een regelaar 12 is opgenomen, welke door middel van klassieke regelparame-ters wordt bestuurd.The relevant burners 3 are connected to a gas supply line 11, in which a regulator 12 is included, which is controlled by means of classic control parameters.

'10 1 2 5 8 β 6'10 1 2 5 8 β 6

Het zal duidelijk zijn dat als gevolg van deze configuratie de voordelen van een modulaire opbouw kunnen worden gecombineerd met de voordelen van een gescheiden, relatief simpele regeling, welke bestuurd wordt door een 5 bovenliggende hoofdregeling.It will be clear that as a result of this configuration the advantages of a modular construction can be combined with the advantages of a separate, relatively simple control, which is controlled by an overhead main control.

Deze voordelen worden eveneens verkregen bij de in figuur 2 afgebeelde configuratie. Hierbij worden de onderdelen aangeduid met dezelfde referentienummers als de onderdelen in figuur 1. Het verschil met de in figuur 10 1 afgebeelde configuratie is dat er sprake is van een specifieke scheidingswarmtewisselaar 13. Deze scheidings-warmtewisselaar 13 wordt samengesteld uit twee helften 4a, welke overigens overeenkomen met de warmtewisselaars 4a, welke overigens tevens in figuur 1 aan de einden van 15 de reeks verwarmingseenheden zijn opengesteld. Hierbij komen deze "halve" warmtewisselaars overeen met de helft van de structuur van de normale, volledige warmtewisselaars 4. Met deze configuratie wordt voorkomen dat een ruimte voor een eenheid ongebruikt blijft, zoals in 20 figuur 1 zichtbaar is.These advantages are also obtained in the configuration shown in Figure 2. Here, the parts are designated with the same reference numbers as the parts in Figure 1. The difference with the configuration shown in Figure 10 1 is that there is a specific separation heat exchanger 13. This separation heat exchanger 13 is composed of two halves 4a, which incidentally correspond to the heat exchangers 4a, which, incidentally, are also opened in Figure 1 at the ends of the series of heating units. Here, these "half" heat exchangers correspond to half the structure of the normal full heat exchangers 4. This configuration prevents a space for one unit from remaining unused, as shown in Figure 1.

In figuur 3 is een laatste configuratie getoond, welke overigens overeenkomt met de in figuur 2 getoonde configuratie, maar waarbij de twee linker verwarmingseenheden 2 naar keuze gebruikt kunnen worden voor 25 ruimteverwarming of voor tapwaterverwarming. De keuze hiervan hangt af van de vraag van de beide soorten verwarming, waarbij normaliter deze linker eenheden geschakeld zijn voor tapwaterverwarming, doch wanneer de vraag aan ruimteverwarming groter is dan door de rechterverwar-30 mingseenheden kan worden opgewekt, tijdelijk de ruimte-verwarmingscapaciteit kan worden vergroot, zij het door afname van de tapwaterverwarmingscapaciteit. Voor het regelen wordt gebruik gemaakt van een driewegklep 15, welke door een centrale besturingsinrichting 14 wordt be-35 stuurd, welke overigens tevens de regelaar 7 en 12 bestuurt .Figure 3 shows a last configuration, which incidentally corresponds to the configuration shown in figure 2, but in which the two left-hand heating units 2 can optionally be used for space heating or for tap water heating. The choice depends on the demand of both types of heating, normally these left units are switched for tap water heating, but when the space heating demand is greater than can be generated by the right heating units, the space heating capacity can be temporarily increased, albeit by decreasing the DHW heating capacity. For control use is made of a three-way valve 15, which is controlled by a central control device 14, which incidentally also controls controllers 7 and 12.

1012588 71012588 7

In het algemeen heeft echter de vraag naar tapwater een hogere prioriteit dan de vraag naar ruimteverwarming .In general, however, the demand for tap water has a higher priority than the demand for space heating.

Tenslotte wordt er op gewezen dat bij de in 5 figuur 3 weergegeven configuratie alle verwarmingseenhe-den, welke zijn ingericht voor het verwarmen van tapwater, naar keuze kunnen worden gebruikt voor het verwarmen van ruimten. Het is echter ook mogelijk slechts een deel van het totale aantal verwarmingseenheden dat oorspron-10 kelijk geschikt is voor het verwarmen van tapwater, omschakelbaar te maken voor beide soorten verwarming. Dit leidt echter tot een nog gecompliceerdere regel- en leidingstructuur.Finally, it is pointed out that in the configuration shown in Figure 3, all heating units, which are adapted for heating tap water, can optionally be used for heating spaces. However, it is also possible to make only part of the total number of heating units originally suitable for heating tap water switchable for both types of heating. However, this leads to an even more complicated control and piping structure.

15 101258815 1012588

Claims

A heating device for heating water for space heating, comprising at least two heating units, each comprising a heat source and at least one heat exchanger thermally coupled to the heat source, the heating units in a first group for space heating and in a second group for tap water heating are distributed, characterized in that the heating units are essentially identical and that the heating device comprises a control device for simultaneously independently controlling the temperature of the heating units of the first group and the temperature of the heating units of the second group.

Heating appliance according to claim 1, characterized in that the heating units belonging to the first group are thermally insulated from the heating units belonging to the second group.

A heating appliance according to claim 2, characterized in that at least one of the heating units belonging to the first group is designed for optionally heating water for heating tap water or heating water for space heating.

Heating appliance according to claim 3, characterized in that all heating units belonging to the first group are designed for optionally heating water for heating tap water or heating water for space heating.

A heating appliance according to claim 3 or 4, characterized in that the control device is adapted to give priority to the demand for water for tap water heating over the demand for water for space heating.

6. Heater according to any one of the preceding claims, characterized in that the heating units are arranged side by side, and that each of the 1012588 heating units comprises two heat exchangers arranged on either side of the heat source.

Heating appliance according to claim 7, characterized in that the heat exchangers of neighboring heating units belonging to the same group are combined.

Heating appliance according to one of the preceding claims, characterized in that a secondary heat exchanger is connected between the heat exchanger of the 10 units belonging to the first group and the tap water circuit. 1012588