NL8502349A

NL8502349A - Domestic hot water supply and central heating system - has auxiliary tank to which boiler may be switched

Info

Publication number: NL8502349A
Application number: NL8502349A
Authority: NL
Original assignee: Tno
Priority date: 1985-08-26
Filing date: 1985-08-26
Publication date: 1987-03-16

Abstract

Cold water flows from the main (19) into a lower auxiliary tank (10) which contains a heat exchanger (9). Water can flow (20) from the lower (10) to the upper tank (7). The upper tank (7) also contains a heat exchanger. Hot water (3) from the boiler (2) is pumped (1) to a motorised valve (4) which can steer the water to the central heating radiators (5) or to the heat exchangers. The flow to the heat exchangers is controlled by another motorised valve (6) which determines which of the exchangers is used. Hot tap water is drawn from a pipe (18) at the top of the upper tank (8). Both tanks are surrounded by insulating material (23). The motorised valves (4,6) are controlled by a unit which monitors the temperature of the hot tap water and the air in the heated space using two thermostats (15,16).

Description

- 1 -- 1 -

Werkwijze voor het verwarmen van water in een tapwaterreservoir en daarop betrekking hebbende warmwaterinstallatie en gecombineerde warmwater/CV-installatie.Method for heating water in a tap water reservoir and related hot water system and combined hot water / central heating system.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwarmen van water in een tapwaterreservoir door middel van warmteafgevende leidingen in het reservoir, die deel uitmaken van een extern gesloten watercircuit, waarin een circulatiepomp en een verwarmingsketel zijn opgenomen, welke laatste 5 wordt in- en uitgeschakeld via een thermostaat in het reservoir.The invention relates to a method for heating water in a tap water reservoir by means of heat-emitting pipes in the reservoir, which form part of an externally closed water circuit, which includes a circulation pump and a boiler, the latter of which is switched on and off via a thermostat in the reservoir.

Dergelijke werkwijzen voor het indirect verwarmen van heetwaterreser-voirs zijn bekend. In het bijzonder daar waar de gebruikte verwarmingsketel tevens dient als verwarmingsketel voor een CV-circuit.Such methods of indirect heating of hot water reservoirs are known. In particular where the boiler used also serves as a boiler for a heating circuit.

Bij éën der bekende uitvoeringen wordt warm water gegenereerd in een 10 ketel en getransporteerd naar een voorraadreservoir voor warm tapwater, hetzij naar de verwarmingslichamen voor de centrale verwarming, hetzij naar beide gelijktijdig.In one known embodiment, hot water is generated in a boiler and conveyed to a hot tap water reservoir, either to the central heating heaters or to both simultaneously.

Om tot de gewenste bedrijfsvoering te komen is een dergelijke installatie voorzien van een pomp en een wisselklep. De wisselklep wordt zodanig 15 door een klepmotor bediend dat deze warm water naar het voorraadreservoir doorlaat wanneer dit te ver is afgekoeld. Na opwarming behoudt de wisselklep deze laatst ingenomen positie zolang voor centrale verwarming geen warmte wordt gevraagd.To achieve the desired operational management, such an installation is equipped with a pump and a diverter valve. The diverter valve is operated by a valve motor in such a way that it allows hot water to pass through to the storage reservoir when it has cooled too far. After heating, the diverter valve retains this last occupied position as long as no heat is required for central heating.

Deze werkwijze leidt tot aanzienlijke verliezen doordat de in het re-20 servoir geaccumuleerde warmte versneld via de niet brandende ketel wordt afgevoerd.This method leads to considerable losses in that the heat accumulated in the reservoir is dissipated accelerated via the non-burning boiler.

Deze verliezen kunnen worden verminderd door de wisselklep en de pomp op een andere wijze te bedienen. Hiermee wordt een rendementsverbetering bereikt. Zie Verwarming en Ventilatie, september 1982, pagina 683 e.v.These losses can be reduced by operating the diverter valve and the pump in a different way. An efficiency improvement is hereby achieved. See Heating and Ventilation, September 1982, page 683 ff.

25 Een dergelijke verbeterde werkwijze vertoont echter nog steeds een on gewenst verlies van warmte doordat na elke opwarming van het reservoir in de ketel een hoeveelheid restwarmte overblijft die als verloren moet worden beschouwd.However, such an improved method still exhibits an undesired loss of heat in that after each heating of the reservoir in the boiler an amount of residual heat remains which is to be considered lost.

De werkwijze volgens de uitvinding beoogt deze laatstgenoemde nadelen 30 weg te nemen respectievelijk te verminderen en vertoont daartoe het kenmerk dat wanneer de verwarmingsketel wordt uitgeschakeld, het watercircuit wordt afgesloten en het in de ketel aanwezige warme water in een tweede watercircuit wordt gepompt tot het zich bevindt in een warmteafgevende leiding in een hulpreservoir, van waaruit water in het (hoofd)reservoir kan stromen.The aim of the method according to the invention is to eliminate or alleviate these last-mentioned drawbacks and to that end has the feature that when the boiler is switched off, the water circuit is shut off and the hot water present in the boiler is pumped into a second water circuit until it is located in a heat-emitting pipe in an auxiliary reservoir, from which water can flow into the (main) reservoir.

3 5 : 2 3 4 9 ♦* - 2 -3 5: 2 3 4 9 ♦ * - 2 -

Het opgewarmde water dat in de ketel achterblijft nadat deze is uitgeschakeld via de thermostaat in het tapwaterreservoir wordt nu toegevoerd, meestal via een spiraalvormig uitgevoerde leiding, aan water in het hulpreservoir. Daar dit in verbinding staat met het tapreservoir kan aldus bij een 5 volgende opwarming van water in het tapwaterreservoir, energie worden bespaard: - bij voorkeur beide reservoirs in ëën unit, - rendementsverbetering van circa 40% naar circa 60% mogelijk.The heated water that remains in the boiler after it has been switched off via the thermostat in the tap water reservoir is now supplied, usually via a spiral-shaped pipe, to water in the auxiliary reservoir. Since this is connected to the tap reservoir, energy can thus be saved with a subsequent heating of water in the tap water reservoir: - preferably both reservoirs in one unit, - efficiency improvement from approximately 40% to approximately 60%.

Volgens een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding 10 wordt de omschakeling van eerste watercircuit naar tweede gerealiseerd via een thermostaat. In het bijzonder voldoet een thermostaat-gestuurde wissel-klep goed.According to an embodiment of the method according to the invention, the switchover from the first water circuit to the second is effected via a thermostat. In particular, a thermostat-controlled changeover valve is sufficient.

De uitvinding omvat ook een warmwaterinstallatie voor het uitvoeren van de werkwijze, bestaande uit een tapwaterreservoir met thermostaat en een 15 gesloten watercircuit waarvan een goed warmtegeleidende gedeelte door het reservoir loopt en waarin zijn opgenomen een circulatiepomp en een verwarmingsketel, welke laatste wordt in- en uitgeschakeld door de thermostaat.The invention also comprises a hot water installation for carrying out the method, consisting of a tap water reservoir with a thermostat and a closed water circuit, a well-conducting part of which flows through the reservoir and which includes a circulation pump and a heating boiler, the latter of which is switched on and off by the thermostat.

Deze installatie vertoont daartoe het kenmerk dat het tapwaterreservoir bestaat uit een hoofdreservoir met een uitstroomopening voor warm tap-20 water en een daaronder gelegen en. met het hoofdreservoir verbonden hulpreservoir met een instroomopening.To this end, this installation has the feature that the tap water reservoir consists of a main reservoir with an outlet for hot tap water and an underneath. auxiliary reservoir connected to the main reservoir with an inlet opening.

De verbinding tussen hoofdreservoir en hulpreservoir bestaat uit een nauwe opening om warmteuitwisseling van het hoofdreservoir naar het hulpreservoir tot een minimum te beperken. Aangezien het hulpreservoir steeds de 25 laagste temperatuur zal hebben is dit onder het hoofdreservoir geplaatst omdat er dan geen convectieve krachten zullen optreden die tot stroming van het hulpreservoir naar het hoofdreservoir kunnen leiden.The connection between main reservoir and auxiliary reservoir consists of a narrow opening to minimize heat exchange from the main reservoir to the auxiliary reservoir. Since the auxiliary reservoir will always have the lowest temperature, it has been placed under the main reservoir, because no convective forces will then occur which can lead to flow from the auxiliary reservoir to the main reservoir.

Zowel het hoofd- als het hulpreservoir bevat een goed warmtegeleidend deel van een gesloten watercircuit, welke delen ieder aan hun inlaatkant zijn 30 aangesloten aan een verschillende uitlaatopening van een driewegafsluiter, die met zijn inlaatkant gekoppeld is aan de uitlaat van de verwarmingsketel en aan hun uitlaatkant zijn aangesloten aan de inlaatkant van de verwarmingsketel en waarbij de driewegafsluiter zo is geschakeld dat wanneer de ketel door de thermostaat wordt ingeschakeld de wisselklep open is naar de inlaat 35 van het circuitdeel in het hoofdreservoir en wanneer hij wordt uitgeschakeld naar het circuitdeel in het hulpreservoir, terwijl middelen aanwezig zijn om na een tevoren ingestelde tijd, na het uitschakelen van de thermostaat, beide circuitdelen af te sluiten.Both the main and the auxiliary reservoir contain a good heat conducting part of a closed water circuit, which parts are each connected on their inlet side to a different outlet opening of a three-way valve, which with its inlet side is coupled to the outlet of the boiler and on their outlet side connected to the inlet side of the boiler and where the three-way valve is switched so that when the boiler is turned on by the thermostat, the diverter valve is open to the inlet 35 of the circuit section in the main reservoir and when it is turned off to the circuit section in the auxiliary reservoir, while means are present to shut off both circuit parts after a preset time, after the thermostat has been turned off.

6302 349 - 3 -6302 349 - 3 -

Deze tevoren ingestelde tijd wordt zodanig gekozen dat zoveel mogelijk restwarmte uit de ketel wordt overgebracht naar het hulpreservoir. Dit is het geval wanneer de temperatuur van het water dat het circuitdeel in het hulpreservoir uitstroomt gelijk is geworden aan de temperatuur van het water dat 5 het circuitdeel in het hulpreservoir instroomt. De middelen om de ingestelde tijd te bepalen kunnen bestaan uit een elektrisch schakelrelais met een vast ingestelde afvalvertraging, waarvan de afvalvertraging in werking treedt wanneer de thermostaat uitschakelt.This preset time is selected so that as much residual heat as possible is transferred from the boiler to the auxiliary reservoir. This is the case when the temperature of the water flowing out of the circuit part into the auxiliary reservoir has become equal to the temperature of the water entering the circuit part into the auxiliary reservoir. The means for determining the set time may consist of an electrical switching relay with a fixed set off delay, the off delay of which is activated when the thermostat switches off.

De waterinhoud van het warmt egeleidende circuitdeel in het hulpreser-10 voir is tenminste gelijk aan, maar bij voorkeur groter dan, de inhoud van de verwarmingsketel, omdat het warmtegeleidende deel in het hulpreservoir anders een te kleine warmteinhoud zou hebben om alle door de verwarmingsketel afgegeven restwarmte te kunnen opnemen. In het bijzonder is een warmwaterinstal-latie volgens de uitvinding van belang, wanneer deze deel uitmaakt van een 15 combinatie: warmwatervoorziening/CV, dus beide aangesloten op een zelfde verwarmingsketel.The water content of the heat-conducting circuit part in the auxiliary tank is at least equal to, but preferably greater than, the content of the boiler, because otherwise the heat-conducting part in the auxiliary reservoir would have too small a heat content to allow all of the heat boiler to emit absorb residual heat. In particular, a hot water installation according to the invention is important when it forms part of a combination: hot water supply / central heating, so both connected to the same heating boiler.

Een uitvoeringsvorm van een dergelijke combinatie is daardoor gekenmerkt dat tussen de eerste wisselklep en de uitlaat van de verwarmingsketel een tweede wisselklep is geplaatst, waarvan één uitlaat is aangesloten op de 20 inlaat van de eerste wisselklep en waarvan de andere uitlaat is aangesloten op het CV-circuit, terwijl de wisselklep zo is geschakeld dat wanneer de ketel wordt ingeschakeld via de thermostaat van het tapwaterreservoir, hij open is in de richting van de eerste wisselklep, en dat wanneer de ketel door die thermostaat wordt uitgeschakeld, na een tevoren ingestelde tijd die uit-25 laat wordt gesloten en hij opengaat in de richting van het CV-circuit.An embodiment of such a combination is characterized in that a second shuttle valve is placed between the first shuttle valve and the outlet of the boiler, one outlet of which is connected to the inlet of the first shuttle valve and the other outlet of which is connected to the central heating- circuit, while the diverter valve is switched in such a way that when the boiler is switched on via the thermostat of the tap water tank, it is open in the direction of the first diverter valve, and that when the boiler is switched off by that thermostat, after a pre-set time that is off -25 closes late and opens in the direction of the heating circuit.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van een tekening die schematisch de combinatie van de installaties voor centrale verwarming en de bereiding van warm tapwater volgens de uitvinding in de voorkeursuitvoering weergeeft.The invention will be further elucidated with reference to a drawing which schematically shows the combination of the central heating installations and the preparation of hot tap water according to the invention in the preferred embodiment.

30 Door middel van een pomp (1) wordt water geleid door een ketel (2) en een leiding (3) naar een bijvoorbeeld motorbediende wisselklep (4), die ook wel driewegafsluiter wordt genoemd. Afhankelijk van de stand van de wisselklep (4) wordt het ketelwater hetzij naar het CV-circuit (5), hetzij naar de bijvoorbeeld motorbediende wisselklep (6) geleid; ook is het mogelijk dat in 35 de middenstand van de wisselklep (4) het ketelwater gelijktijdig naar het CV-circuit en wisselklep (6) wordt geleid.By means of a pump (1), water is led through a boiler (2) and a pipe (3) to a motor-operated diverter valve (4), which is also referred to as a three-way valve. Depending on the position of the diverter valve (4), the boiler water is led either to the heating circuit (5) or to the motor-operated diverter valve (6), for example; it is also possible that in the middle position of the diverter valve (4) the boiler water is simultaneously fed to the heating circuit and diverter valve (6).

Het ketelwater dat naar wisselklep (6) wordt geleid kan afhankelijk van de stand van wisselklep (6) hetzij naar de spiraal (7) in het hoofdreservoir (8), hetzij naar de spiraal (9) in het hulpreservoir (10) worden geleid.Depending on the position of the reversing valve (6), the boiler water that is led to the reversing valve (6) can be led either to the spiral (7) in the main reservoir (8) or to the spiral (9) in the auxiliary reservoir (10).

? * V’ 5 4 3 V ·» f ji W 1 w - 4 -? * V '5 4 3 V · »f ji W 1 w - 4 -

In beide gevallen wordt het water na het dóórstromen van ëën der spiralen via leiding (11) teruggeleid naar de pomp. Ook het uit het CV-circuit via leiding (12) terugstromende water wordt naar de pomp geleid.In both cases, after one of the spirals has flowed through, the water is returned to the pump via line (11). The water flowing back from the heating circuit via line (12) is also led to the pump.

De spiraal (7) wisselt warmte uit met het te verwarmen tapwater (13), 5 dat zich in het hoofdreservoir bevindt. De spiraal (9) wisselt warmte uit met het te verwarmen tapwater (14) dat zich in het hulpreservoir bevindt.The coil (7) exchanges heat with the tap water (13), 5 to be heated, which is located in the main reservoir. The coil (9) exchanges heat with the tap water (14) to be heated, which is located in the auxiliary reservoir.

De standen van de wisselkleppen worden bepaald door een regelsysteem dat bestaat uit een tweetal thermostaten, de kamerthermostaat (15) en de boilerthermostaat (16) in het hoofdreservoir.The positions of the diverter valves are determined by a control system consisting of two thermostats, the room thermostat (15) and the boiler thermostat (16) in the main reservoir.

10 Bij ingeschakelde kamerthermostaat en uitgeschakelde boilerthermostaat neemt de wisselklep (4) een stand in waarbij het ketelwater bij brandende ketel naar het CV-circuit wordt geleid.10 With the room thermostat switched on and the cylinder thermostat switched off, the reversing valve (4) assumes a position in which the boiler water is led to the heating circuit when the boiler is burning.

Bij ingeschakelde boilerthermostaat en uitgeschakelde kamerthermostaat neemt de wisselklep (4) een stand in waarbij het ketelwater bij bran-15 dende ketel via wisselklep (6) naar de spiraal in het hoofdreservoir wordt geleid.When the cylinder thermostat is switched on and the room thermostat is switched off, the diverter valve (4) assumes a position in which the boiler water is supplied to the spiral in the main reservoir via the diverter valve (6) in the case of the boiler burning.

Na uitschakeling van de boilerthermostaat behoudt wisselklep (4) zijn laatste stand maar wordt wisselklep (6) omgelegd zodat het ketelwater naar de spiraal in het hulpreservoir wordt geleid; tevens wordt de ketel gedoofd.After the cylinder thermostat has been switched off, the diverter valve (4) retains its last position, but the diverter valve (6) is diverted so that the boiler water is led to the spiral in the auxiliary reservoir; the boiler is also extinguished.

20 Na een zekere tijd wordt de pomp gestopt en wordt de wisselklep (4) naar de CV-stand gestuurd, zodat doorstroming van geen der beide spiralen meer mogelijk is. Dit laatste kan ook worden bereikt door in leiding (3) of leiding (11) een terugslagklep (17) op te nemen, die slechts in de aangegeven stromingsrichting watertransport toelaat.20 After a certain time, the pump is stopped and the diverter valve (4) is moved to the CV position, so that flow of neither coil is possible. The latter can also be achieved by incorporating a non-return valve (17) in line (3) or line (11), which permits water transport only in the flow direction indicated.

25 De tijdsduur waarin het ketelwater naar de spiraal in het hulpreser voir wordt gepompt wordt zodanig vast ingesteld dat de ketel wordt doorspoeld met het koude water uit de spiraal totdat de temperatuur van het naar de ketel terugstromende water juist begint te stijgen. De warmteïnhoud van de ketel is dan overgebracht naar het hulpreservoir waarin ze kan worden afge-30 geven aan het koude tapwater waarmee het hulpreservoir is gevuld.The time during which the boiler water is pumped to the spiral in the auxiliary reservoir is set such that the boiler is flushed with the cold water from the spiral until the temperature of the water flowing back to the boiler just begins to rise. The heat content of the kettle is then transferred to the auxiliary reservoir where it can be delivered to the cold tap water with which the auxiliary reservoir is filled.

Telkens wanneer warm tapwater wordt getapt via de afvoerleiding (18) wordt koud water aangevoerd naar het hulpreservoir via de toevoerleiding (19), terwijl het voorverwarmde water uit het hulpreservoir via de· doorlaat (20) doorstroomt naar het hoofdreservoir. Deze doorlaat wordt zo klein gekozen dat 35 wel voldoende doorstroming tijdens het tappen kan plaatsvinden maar dat bij stilstaand water geen stroming ten gevolge van thermische krachten kan plaatsvinden. De stromingsschotten (21) en (22) dienen om de instroming van kouder water zodanig te laten plaatsvinden dat geen menging van koud en warm water plaatsvindt. De beide reservoirs zijn rondom geïsoleerd met isolatiemate- 3352349 - 5 - riaal (23) om warmteuitwisseling onderling en naar de omgeving tot een minimum te beperken.Whenever hot tap water is drawn through the drain line (18), cold water is supplied to the auxiliary reservoir through the supply line (19), while the pre-heated water flows from the auxiliary reservoir through the passage (20) to the main reservoir. This passage is chosen so small that sufficient flow can take place during tapping, but that no flow can take place due to thermal forces with standing water. The flow dividers (21) and (22) serve to allow the inflow of colder water to take place in such a way that no mixing of cold and hot water takes place. Both tanks are insulated all round with insulating material (3352349 - 5 - material (23)) to minimize heat exchange between themselves and the environment.

Bij gelijktijdige inschakeling van de boiler- en kamerthermostaat wordt de wisselklep (4) naar de boilerstand en de wisselklep (6) naar de 5 stand voor het hoofdreservoir gestuurd. De pomp wordt ingeschakeld zodat het ketelwater via de ontstoken ketel naar het hoofdreservoir wordt geleid. Wanneer de boilerthermostaat nu uitschakelt wordt de wisselklep (4) naar de CV-stand gestuurd zodat de woningverwarming direct na het opwarmen van het hoofdreservoir kan plaatsvinden.When the boiler and room thermostat is switched on simultaneously, the diverter valve (4) is moved to the boiler position and the diverter valve (6) to the 5 position for the main reservoir. The pump is started so that the boiler water is led to the main reservoir via the ignited boiler. If the cylinder thermostat now switches off, the diverter valve (4) is sent to the central heating position so that the domestic heating can take place immediately after the main reservoir has been heated up.

10 Bij een andere uitvoering kan bij gelijktijdige inschakeling van boi ler- en kamerthermostaat de wisselklep (4) in een tussenstand worden gesteld zodat het ketelwater gelijktijdig naar het CV-circuit en naar het hoofdreservoir wordt gedistribueerd.10 In another version, when the boiler and room thermostat is switched on simultaneously, the diverter valve (4) can be set to an intermediate position so that the boiler water is simultaneously distributed to the heating circuit and to the main reservoir.

iï'23492349

Claims

1. Method for heating water in a tap water reservoir by means of heat-emitting pipes in the reservoir, which form part of an externally closed water circuit, which includes a circulation pump and a boiler, the latter being switched on and off via a thermostat in the reservoir, characterized in that when the boiler is switched off the water circuit is shut off and the hot water present in the boiler is pumped into a second water circuit until it is located in a heat-emitting pipe in an auxiliary reservoir, from which water in the (main) reservoir can flow.

Method according to claim 1, characterized in that the switch from the first water circuit to the second is effected by the thermostat.

3. Hot water installation for carrying out the method according to claim 1 or 2, consisting of a tap water reservoir with thermostat and a closed water circuit for which a well heat-conducting part passes through the reservoir and which includes a circulation pump and a heating boiler, the latter being and switched off by the thermostat, characterized in that the tap water reservoir consists of a main reservoir with an outflow opening and an auxiliary reservoir with an inflow opening connected thereto and connected to the main reservoir via a relatively narrow opening, each containing a good heat-conducting part of a closed water circuit, which parts are each connected on their inlet side to a different outlet opening of a diverter valve which with its inlet side is coupled to the outlet of the boiler and which are connected on their outlet side to the inlet side of the boiler, the diverter valve being switched such that when before the boiler is switched on by the thermostat, the diverter valve is open. is to the inlet of the circuit section in the main reservoir and when it is turned off, to the circuit section in the auxiliary reservoir, while means are provided to shut off both circuit sections after a preset time after shutdown.

Hot water installation according to claim 3, characterized in that the content of the heat-conducting circuit part in the auxiliary reservoir is at least equal to the content of the boiler.

Hot water installation according to claim 3 or 4, in which the boiler is also a boiler for a heating circuit with a thermostat, characterized in that a second shuttle valve is placed between the first shuttle valve and the outlet of the boiler, one of which is 3502349 - 7 - late is connected to the inlet of the first diverter valve and the other outlet of which is connected to the heating circuit, while the diverter valve is switched so that when the boiler is switched on via the thermostat of the tap water tank, it is open in the direction of the first clear valve and that when the boiler is turned off by that thermostat after a preset time that outlet is closed and it opens towards the heating circuit. 85. i 3 * * 9