DE29815206U1

DE29815206U1 - Trinkwasser-Erwärmungseinrichtung

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Publication number: DE29815206U1
Application number: DE29815206U
Authority: DE
Original assignee: DMS Wasser Waermetechnik GmbH
Current assignee: DMS Wasser Waermetechnik GmbH
Priority date: 1998-08-06
Filing date: 1998-08-25
Publication date: 1998-12-17
Anticipated expiration: 2008-08-26

Description

DMS Wasser-Wärmetechnik GmbH Oststeinbek

Trinkwasser-Erwärmungseinrichtung

Bei Heizsystemen, die mit Niedertemperaturkesseln oder Brennwertkesseln betrieben werden, hat die Temperatur des Kessel-Vorlaufs häufig einen sehr niedrigen Wert bis herab auf 45° C, wobei diese Vorlauftemperatur nicht einmal festgelegt ist sondern witterungsabhängig gesteuert wird. Soll ein solches System auch eingesetzt werden, um die Trinkwasser-Erwärmungseinrichtung zu speisen, so ist diese niedrige Vorlauftemperatur meistens nicht geeignet, um das Trinkwasser in einem Warmwasserspeicher auf der vorgesehenen Temperatur von 55 oder 60° C zu halten. Nur wenn auf Grund sehr niedriger Außentemperaturen die Vorlauftemperatur des Kessels in einem derartigen Bereich liegt, wäre der Einsatz des Kessels auch zur Trinkwasser-Erwärmungs problemlos.

Es kommt noch hinzu, dass bei der plötzlichen Abnahme von heißem Wasser im Warmwasserkreislauf in dem Speicher von unten her kaltes Wasser aus dem Kaltwassernetz eintritt und erst nach einer gewissen Zeitspanne bzw. nachdem eine bestimmte Kaltwassermenge in den Warmwasserspeicher gelangt ist, die sog. Warmwasservorrangschaltung eingreifen kann und dafür sorgt, dass der Kessel auf höherer Temperatur arbeitet, um den Wärmebedarf des Warmwasserkreislaufes zu decken. Mindestens vorübergehend für eine mehr oder weniger große Zeitspanne kann dies dazu führen, dass nicht ausreichend erwärmtes Wasser abgegeben wird. Dies bedeutet, dass der Verbraucher zwar mit Wasser versorgt wird, dieses hat jedoch nicht die von ihm gewünschte Temperatur. Hinzu kommen noch Legionellenprobleme, die immer dann auftreten,

wenn in Bereichen der Anlage, sei es in der Leitung zur Zapfstelle, sei es im Warmwasserspeicher, die gewünschte Temperatur von 50 bis 60° C unterschritten wird.

Hier nun setzt die vorliegende Erfindung an und will eine Trinkwasser-Erwärmungseinrichtung zur Verfügung stellen, bei der die höchsten hygienischen Anforderungen erfüllt werden können und gleichzeitig sichergestellt werden kann, dass dem Verbraucher ständig Warmwasser mit der gewünschten Temperatur zur Verfügung gestellt werden kann.

Das Prinzip der vorliegenden Erfindung beruht darauf, dass im Sekundärkreislauf des Wärmeübertragers eine Rückführung vorgesehen ist. Diese bleibt solange als Rückführung wirksam, bis ein Temperaturfühler am Ausgang des Sekundärkreislaufes des Wärmeübertragers die gewünschte Temperatur feststellt. Bei Überschreiten dieser Temperatur wird die Rückführung um- oder abgeschaltet und nunmehr kann die Ladepumpe aus dem Sekundärkreislauf des Wärmeübertragers hinreichend erwärmtes Wasser in den Speicher zur Weitergabe an den Verbraucher abgeben.

Wird zu irgendeinem Zeitpunkt eine gewisse Menge Warmwasser abgenommen, ohne dass auf der Primärseite des Wärmeübertragers eine genügend hohe Temperatur vorhanden ist, so wird die Rückführung ein- bzw. umgeschaltet und im Sekundärkreislauf des Wärmeübertragers pumpt die Ladepumpe das Wasser solange um, bis die Solltemperatur erreicht worden ist.

Das Zu- und Abschalten der Rückführungs leitung kann durch Ventile bewerkstelligt werden, d.h. die betreffende Leitung wird im wahrsten Sinne des Wortes geschaltet. Es besteht aber auch die Möglichkeit, diesen Übergang mit Hilfe eines Verteil- oder Mischventils zu bewerkstelligen und in Abhängigkeit von der gefühlten Temperatur die Rückführung mehr oder weniger weit zu-

bzw. abzuschalten. Auf diese Art und Weise kann ein feinfühliges und bedarfsabhängiges Arbeiten erreicht werden.

Das Ventil, mit dem die Rückführung geschaltet oder geregelt wird, kann sich am Ausgang des Wärmeübertragers befinden oder vorzugsweise vor der Ladepumpe, also auf relativ niedriger Temperatur im Vergleich zur Ausgangstemperatur des Sekundärkreislaufes des Wärmeübertragers.

Bei bekannten Einrichtungen ist man u.a. so vorgegangen, dass bei Bedarf von Warmwasser zunächst nur die Pumpe im Primärkreislauf des Wärmeübertragers eingeschaltet wurde, so dass hier Wasser solange zirkulieren konnte, bis es auf die erforderliche Temperatur von etwa 60 oder 70° C gebracht wurde. Die Ladepumpe im Sekundärkreislauf des Wärmeübertragers wurde nicht eingeschaltet, so dass über den Sekundärkreislauf des Wärmeübertragers zwar kein Wasser in den Wärmespeicher gepumpt wird, jedoch dennoch kaltes Wasser aus dem Sekundärkreislauf über den Wärmeübertrager in den Speicher fließen konnte. Diese Arbeitsweise ist aus hygienischen Gründen nicht einwandfrei.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befindet sich ein Temperaturfühler am Eintritt des Primärkreislaufes des Wärmeübertragers. Nachdem die Vorrangschaltung eingeschaltet worden ist, fühlt dieser Temperaturfühler die Temperatur ab und gibt bei Erreichen einer ausreichenden Temperatur das Signal zum Einschalten der Ladepumpe für den Sekundärkreislauf. Auf diese Art und Weise kann sichergestellt werden, dass kein kaltes Wasser über den Sekundärkreislauf in den Speicher gepumpt wird.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform befindet sich in dem Rückführungsteil, und zwar in der Nähe der Verbindung zum Sekundärkreislauf am Wärmeübertrager ein Rückflussverhinderer, um auszuschließen, dass zu Zeiten, wo die Rückführung nicht

erforderlich bzw. weggeschaltet ist, kaltes Wasser in den Rückführungsteil strömen kann.

Nach einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform wird eine räumliche Aufteilung der Temperaturmessung für das Einschalten der Warmwasservorrangschaltung und das Ausschalten vorgenommen. Im Normalbetrieb wird die Vorrangschaltung dadurch betätigt, dass sich im unteren Bereich des Warmwasserspeichers sowohl der Ein- als auch der Ausschalter befindet. Dieser Fühler für das Ein- und Ausschalten sollte nicht zu weit unten angeordnet werden, weil dies dazu führen würde, dass die Vorrangschaltung in sehr kurzen Intervallen ein- und ausgeschaltet wird.

Nach einem bevorzugten Merkmal gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich nur der Fühler für das Einschalten der Vorrangschaltung im unteren Bereich des Speichers, also dort, wo bisher dieser Fühler bei bekannten Speichern auch saß. Der Fühler für die Ausschalttemperatur allerdings befindet sich soweit wie es geht unten im bzw. am Speicher und bevorzugterweise sogar am bzw. im Auslauf. Auf diese Art und Weise kann erreicht werden, dass im Warmwasserspeicher auch im unteren Bereich ständig Wasser mit einer ausreichend hohen Temperatur vorhanden ist. Die Vorrangschaltung wird wie bisher eingeschaltet, wenn der Fühler die untere Temperaturgrenze feststellt. Ausgeschaltet wird die Vorrangschaltung jedoch dann, wenn der unten angeordnete Fühler die Speicher-Solltemperatur feststellt, also der gesamte Speicherinhalt mit Wasser ausreichend hoher Temperatur gefüllt ist. Es ist ersichtlich, dass auf diese Weise die höchsten hygienischen Anforderungen erfüllt werden können, wenn man insbesondere an das Legionellenwachstum denkt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bekannten
Trinkwasser-Erwärmungseinrichtung.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Trinkwasser-Erwärmungseinrichtung gemäß der Erfindung

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Trinkwasser-Erwärmungseinrichtungen gemäß der Erfindung.

In den Figuren ist einheitlich mit 1 der Wärmeübertrager, mit 2 der Warmwasserspeicher und mit 4 die Ladepumpe im Sekundärkreislauf des Wärmeübertragers 1 bezeichnet. Der Heizkreislauf ist im rechten Teil der Figuren gezeigt, wobei der Kessel die Bezugszahl 20 trägt. 50, 60 und 70 sind Temperaturfühler.

Der Heizkessel 20 wirkt über den Wärmeübertrager 1 auf den Speicher 2 ein, wobei die Ladepumpe 4 das erwärmte Wasser im Sekundärkreislauf in den oberen Bereich des Speichers 2 einführt. Mit 80 sind Temperaturfühleinrichtungen im Speicher 2 bezeichnet.

Bei Heizsystemen, die mit Niedertemperatur- oder Brennwertkessel betrieben werden, wird die Heizwasser-Vorlauftemperatür witterungsabhängig, gleitend in einen Temperaturbereich heruntergefahren, der eine Erwärmung der zentralen Trinkwassererwärmungsanlage auf 55 bis 6O⁰C nicht zuläßt.

Insbesondere der Brennwertkessel wird mit seinem günstigsten Wirkungsgrad betrieben, je niedriger die Heizwasser-Rücklauftemperatur gefahren wird.

Um diese sich widersprechenden Forderungen, nämlich

Heizung über Niedertemperaturkessel
sowie Brennwertkessel

mit möglichst niedrigem Heizwasser-Vorlauf (55⁰C)
und -rücklauftemperaturen (35°C) o.a.

Erwärmung des Wassers in der Trinkwasser-Erwärmungsanlage auf 55° - 60⁰C

zu ermöglichen, sind mehrere Voraussetzungen zu erfüllen:

1. Um bei Bedarf (siehe Schaltschema Fig. 1) das Wasser im Speicher in der Trinkwasser-Erwärmungsanlage zu erwärmen, muss über einen Thermostaten 80 im Speicher der Trinkwasser-Erwärmungsanlage eine TW-Vorrangschaltung im Kessel 20 aktiviert werden, d.h. die Kesselwassertemperatur im Niedertemperatur- oder Brennwertkessel wird auf die Temperatur erhöht, z.B. 70⁰C, die erforderlich ist, um die Trinkwasser-Erwärmungsanlage auf Solltemperatur aufzuladen.

2. Dabei ist dafür zu sorgen, dass die Ladepumpe 4 erst dann über Thermostat 9 eingeschaltet wird, wenn vor dem Wärmeübertrager 1 die Heizwassertemperatur erreicht ist, die erforderlich ist, um die Trinkwasser-Solltemperatur an Punkt 5 zu erreichen und über 9 ausgeschaltet wird, wenn die erforderliche Heizwassertemperatür nicht mehr ansteht.

3. Bei aufgeladenem Speicher, ausgeschalteter Vorrangschaltung und ausgeschalteter Ladepumpe 4 muss sicher verhindert werden, dass bei auftretenden Trinkwasser-Zapfungen Kaltwasser über die Positionen 7, 4, 6, 1 und 5 in den Speicher 2 und von dort in das Trinkwarmwasser-Rohrnetz gelangt; das Kaltwasser also nicht ausschließlich über den unteren Anschluss in den

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Speicher 2 eintritt. Dies ist nicht erreichbar über die vorhandenen Einzelwiderstände der Positionen 7... bis 5.

Anlagen gebaut nach Schaltschema Fig. 1 haben folgende Nachteile:

A. Der Doppel-Thermos tat Th Sp 80 im Speicher 2 läßt eine völlige Aufladung des Speicherwassers aus Solltemperatur unterhalb des Th Sp 80 nicht zu.

Gefahr der Verkeimung, auch mit Legionellen.

Der Bereich unterhalb des Th Sp 80 gilt bei der Berechnung einer Trinkwasser-Erwärmungsanlage als &ldquor;nicht wirksamer Speicherinhalt".

Der Doppelthermostat Th Sp 80 bewirkt häufiges Ein- und Ausschalten ohne nennenswerte Laufzeit der Trinkwasser-Vorrangschaltung. Dieses bedeutet ungünstige Beeinflussung des Kesselwirkungsgrades und des Raumheizungsangebotes .

B. Es wird nicht sicher verhindert, dass bei ausgeschalteter Vorrangschaltung, ausgeschalteter Ladepumpe 4 und nicht ausreichender Temperatur am Th Lp 9 bei auftretenden Trinkwarmwasser-Zapfungen das Kaltwasser über die Positionen 7, 4, 6, 1 und 5 in den Speicher 2 und von dort in das Trinkwarmwasser-Rohrnetz gelangt und es dann zu Reklamationen wegen nicht ausreichender Trinkwarmwasser-Temperatur an den Zapfstellen kommt. Außerdem befindet sich dieses Wasser dann auf einem Temperaturniveau, das einer Verkeimung entgegenkommt. Während des Betriebszustandes tritt das Kaltwasser nur zu einem Teil über den Kaltwasser-

Anschluss des Speichers 2 in diesen ein und nicht, wie zwingend erforderlich, der gesamte Volumenstrom.

Diese unter &ldquor;A" und &ldquor;B" geschilderten Nachteile werden erfindungsgemäß nach den Schaltbildern (Fig. 2 und Fig. 3) wie folgt ausgeschlossen.

Der Doppelthermostat Th Sp 80 wird ersetzt durch einen Ein-Schalt-Thermostat 80 und einen Aus-Schalt-Thermostat 80.1. Dies bewirkt, dass der Aufladevorgang des Speichers 2 erst abgeschlossen und die Vorrangschaltung inaktiviert wird, wenn am Thermostat 80.1 die Solltemperatur erreicht ist, d.h. der Speicher völlig aufgeladen wurde. Eine Verkeimung durch indifferente Wassertemperatur wird vermieden. Die Schalthäufigkeit der Trinkwasser-Vorrangschaltung wird erheblich verringert und dadurch der Kesselwirkungsgrad verbessert.

Der gesamte Speicherinhalt geht als &ldquor;wirksamer Speicherinhalt" in die Berechnung ein.

Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 2 bewirkt ein in Fließrichtung hinter dem Wärmeübertrager 1 installiertes Verteilventil 9, dessen Fühler 9.1 ebenfalls hinter dem Wärmeübertrager 1 jedoch vor dem Verteilventil 9 plaziert ist, dass der Anschluss A des Verteilventils 9 erst öffnet und den Ladevorgang des Speichers 2 ermöglicht, wenn die am Fühler 9.1 eingestellte Temperatur von z.B. 50⁰C erreicht ist, andernfalls wird bei ständig betriebener Ladepumpe 4 das Wasser über die Anschlüsse &ldquor;AB" und &ldquor;B" des Ventils 9 sowie die Positionen 11, 4, 6, 1 und 5 im Kreis gefahren wird.

Der Rückfluss-Verhinderer 11 verhindert im Zapfzustand eine Umgehung des Wärmeübertragers 1 durch Kaltwasser.

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Gleichgültig aus welchem Grund die Solltemperatur am Fühler 9.1 nicht erreicht wird, es fließt zu keiner Zeit nicht ausreichend temperiertes Wasser über den Wärmeübertrager 1 in den Speicher 2 und weiter ins Rohrnetz. Dies bedeutet, dass hohe hygienische Anforderungen erfüllt werden.

Das Ventil 9 kann als Mischventil auch in Fließrichtung vor der Ladepumpe 4 und dem Wärmeübertrager 1 plaziert und entsprechend montiert werden (siehe Schaltschema III) oder durch z. B. zwei Magnet- oder Umschaltventile ersetzt werden.

Claims

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Patentanwälte · Königstraße 28 · D-22767 Hamburg

DIEHL · GLAESER HIITL & PARTNER

GESELLSCHAFT BÜRGERLICHEN RECHTS

Patentanwälte · European Patent Attorneys European Trademark Attorneys HAMBURG*· MÜNCHEN

Dr. Hermann O.Th. Diehl Diplom-Physiker

Joachim W. Glaeser* Diplom-Ingenieur

Dr. Elmar HiItI Diplom-Chemiker

Dr. Thomas Leidescher Diplom-Biologe

Kanzlei/Office

Königstraße 28 · D-22767 Hamburg

24.08.98
D. 34393/98
20/th

Schutzanspruch

Trinkwasser-Erwärmungseinrichtung mit einem Warmwasserspeicher (2), einer Ladepumpe (4), einem Wärmeübertrager (1), der primärseitig von einem Niedertemperatur- oder Brennwertkessel (2 0) mit niedriger Heizwasser-Vorlauftemperatur betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Sekundärkreislauf des Wärmeübertragers (1) eine zu-, um- und abschaltbare Rückführung in Form eines Schalt- oder Mischventils (9) vorgesehen ist, das solange in geöffneter Stellung verbleibt, bis die Temperatur am Zulauf (9.1) für den Speicher (2) den gewünschten Wert erreicht hat.

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