DE3021444A1

DE3021444A1 - Brauchwasserbereitung mittels waermetauscher

Info

Publication number: DE3021444A1
Application number: DE19803021444
Authority: DE
Inventors: Jürgen 4500 Osnabrück Vonhoff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-06-06
Filing date: 1980-06-06
Publication date: 1981-12-24

Description

302U44

Brauchwasserbereitung mittels Wärmetauscher.

Beschreibung.

Bei den bisher bekannten Anordnungen,Brauchwasser mittels einer Wärmepumpe zu erzeugen, tri-mach Entnahme einer größeren Warmwassermenge bei der Zuführung und AufheizungYein Mischeffekt des im Speicherbehälter befindlichen Wassers auf.deshalb kann weiteres Wasser mit Solltemperatur z.B.5o°C nicht mehr entnommen werden.Es muß der ganze Wasservorrat in mehreren Stunden wieder auf die Solltemperatur aufgeheizt werden.

Die Erfindung soll diesen Mangel beseitigen,nämlich den Mischeffekt verhindern,sodaß ständig Warmwasser der Solltemperatur entnommen werden kann.
•Folgende Anordnungen sind bekannt:

1.1m unteren Teil des Speicherbehälters ist der Wärmetauscher einer Wärmepumpe vorgesehen.Dadurch entsteht eine Zirkulation, die den gesamten Wasserinhalt vermischt. 2.Parallel zum Speicherbehälter ist eine Wärmpumpe geschaltet. Diese beaufschlagt das durchlaufende Wasser im integrierten Wärmetauscher jeweils um einige G-rad G.Zur Erreichung der erforderlichen Solltemperatur sind mehrere Durchläufe erforderlich.Hach kurzer Laufzeit ist der Inhalt des Speicherbehälters, wenn vorher Warmwasser entnommen wurde,durchmischt, In beiden Fällen ist nach einer ersten Warmwasserentnahme über die Laufzeit der Wärmepumpe(4-6Stunden)keine weitere Entnahme von Brauchwasser zu Solltemperatur möglich. Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst,daß dem Speicherbehälter über den Wärmetauscher und eine Pumpe,die parallel zum Speicherbehälter angeordnet sind,nur mH dtM Solltemperatur aufgeheizte Wasser kontinuierlich in kleinen Mengen oder intermittierend in JSMRMB Einzelmengen^zugeführt wird.Der Zufluß in den Speicherbehälter erfolgt oben. Die Durchflußmenge'Über einen Temperaturfühler,eineSteuer/Rege!einrichtung undVMengenregelorgan von der Temperatur am Ausgang des Tauschers so gesteuert,daß die Durchflußmenge bo groß ist,da/feder Wärmetauscher seine Energie an das Wasser überträgt und die Solltemperatur erreicht wird.Wird mehr Wasser in der Zeiteinheit durchgepumpt,so sinkt die Ausgangstemperatur,

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der Temperaturfühler meldet dies dem Regelorgan,welches den Durchfluß pro Zeiteinheit verringert Ms wieder die Solltemperatur erreicht ist.Wird zu wenig Wasser durchgepumpt,so meldet der Temperaturfühler zu hohe Temperatur und das Regelorgan sorgt für einen schnelleren Wasserdurchsatz,bis wiäer die Solltemperatur eingestellt ist.

Statt eines der bekannten Wasserdurchflußmengenregler zusätzlich zu der Pumpe zu verwenden,ist ein besonderes Merkmal der Erfindung, die Pumpe selbst als Massermengenregelorgan zu verwenden.Das wird dadurch erreicht,daß die Leistung der KSÖiSäXXXX Warmwasserpumpe elektonisch durch Phasenanschnitt geregelt wird. Soll das Warmwasser intermittierend,also in zeitlichen Interwallen,die so groß sind wie die Zeit,welche zur Aufheizung eines größeren Tauscherinhaltes notwendig ist/so sind 2 Temperaturfühler vorzusehen.Einer befindet sich im unteren Teil des Tauschergefäßes und der andere im oberen Teil.Die Pumpe schaltet χ±χ?χκχ ein,wenn beide Fühler die Solltemperatur anzeigen und sie schaltet ab,wenn der obere Temperaturfühler die Solltemperatur unterschreitet.

Nachfolgend soll die Erfindung an Beispielen beschrieben werden. In den Abbildungen^werden gleiche Ziffern für gleiche Teile verwendet.In der Abbildung 1 sind die Wärmepumpe mit 1,der Wärmetauscher mit 2,der Speicherbehälter mit 3,die Umwälzpumpe mit 4,das Steuergerät mit 5 und der Temperaturfühler mit 6 bezeichnet.Der Fühler 6,hier ein NTC-Widerstand,ist am Wasservorlauf des Verflüssigers angeordnet.Für ein gutes Arbeiten der Anordnung ist der Wasserinhalt des Wärmetauschers 2 und die Trägheit des Temperaturfühlers 6 (NTG Widerstand),so auf einander abzustimmen,daß über das Steuergerät 5 die Pumpe 4 nur Wasser der Solltemperatur dem Speicherbehälter von oben zuführt.Der Wärmetauscher besteht in diesem Falle aus 18SiX einem Gefäß als Aussenhülle und einer Innenrohrschlange,durch welche das Kältemittel des Verflüssigers der Wärmepumpe 1 getrieben wird.Aus Korrosionsschutzgründen - ¹SBBSBaSSi besteht der Aussenbehälter aus nicht roststenden Stahl oder Kupfer.Es kann auch die Anbringung einer Opferannode fallweise vorgesehen werden.

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Eine gleichmäßige Verteilung der Kältemittelrohre ist die übliche Ausführung.Sinnvoll ist es aber die Kältemittelrohre im Tauschergefäß so anzuordnen,daß im unteren Teil eine leichte Temperaturerhöhung des durchfliegenden Wassers erfolgt.Oder anders ausgedrückt,daß im unteren Teil eine etwas größere Wärmeenergie übertragen wird als im oberen. Die Anordnung nach Abbildung 1 arbeitet folgendermaßen: Der Wärmetauscher 2 ist parallel zum Speicherbehälter 3 angeordnet.Er entzieht diesem Kaltwasser von unten und heizt es aui die Solltemperatur auf.Wenn diese Temperatur zB 5o C am NTC-Widerstand 6 erreicht ist,läßt die elektrische Phasenanschnittssteuerung 5 die Brauchwasserpumpe 4 anlaufen. Erhöht sich die Temperatur weiter,zB über 5o°C,läßt die Steuerung die Pumpe 4 schneller laufen bis die Temperatur zu sinken beginnt,was ein langsameres Laufen bewirkt.Sinkt die Temperatur unter Sollwert 5o°C so läuft die Pumpe 4 so langsam,daß die Wassertemperatur sich wieder auf den Sollwert einpegelt.Die Brauchwasserpumpe 4 entnimmt dem Wärmetauscher somit nur Brauchwasser der Solltemperatur,welches oben in den Warmwasser Auslaufstutzen 7 des Speicherbehälters 3 zugeführt wird.Die nach einer Wasserentnahme entstandene Mischzone im Speicherbehälter 3,SXSXgXSKgSSgSSIX, zwischen Warmwasser 5o°c und Kaltwasserzulauf ca 1o°C wird während der Laufzeit der Pumpe langsam nach unten verlagert.Die nach einer Entnahme verbliebene äSüBIIBäSif Warmwassermenge wird nicht verwirbelt.Sie bleibt oben im Speicherbehälter für eine weitere Entnahme erhalten.Frisch aufgeheiztes Wasser

(ft'VJ lagert immer im Brauchwasservorlauf des Speicherbehälters.

Sinkt die Temperatur des Speicherbehälterwassers durch Abstrahlung unter den Wert des Boilerthermostaten 6,so heizt die Wärmepumpe 1 den gesamten Torrat erneut auf Solltemperatur auf.Weil in diesem Fall eine Beaufschlagung um nur ca. 5°'C erfolgt,ist bei gleicher Leistung der Wärmepumpe die Durchlaufende Wassermenge entsprechend vielfach,in diesem Ausführungsbeispiel etwa 8 fach.Phasenanschnittsteuerung und Brauchwasserpumpe 4 müssen in diesem Fall auf ein Lei-

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stungsverhältnis von etwa 1: 1o ausgelegt werden.Der Temperaturfühler 8 schaltet die Wärmepumpe in bekannter Weise«£**i u-

In Abbildung 2 wird der intermittierende Vorgang erklärt. Das bedeutet,daß Warmwasser der Solltemperatur portionsweise über die Pumpe 4,die eine Ein/Ausschaltsteuerung 5 hat, in Zeitlichen Abständen zugeführt wird.Der Unterschied zur Abbildung 1 besteht darin,daß Pumpe 4 auf die elektonische Phasenanschneidung verzichtet und dafür nach Bedarf ein und ausgeschaltet wird.Dies wird von dem KSK Fühler 6 und dem Fühler 9 über das Steuergerät 5 bewirkt.Die Pumpe wird erst eingeschaltet,wenn beide Fühler Solltemperatur anzeigen und schaltet erst wieder ab,wenn auch der Fühler 6 Temperatur unter Soll meldet.Dieser Vorgang wiederholt sich intermittierend. Lediglich ist das Gefaßt des Wärmetauschers gegenüber 2 der Abbildungi hier ein größeres Gefäß 2

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Das Gefäß 2 hat einen Wasserinhalt von 1:1o bis 1:1oo des ^Maximalen Wasserinhaltes^Bpeicherbehälters 3. Um wenig Temperaturverluste zu haben,muß eine gute Wärmeisolierung des Speicherbehälters 3,des Wärmetauschers 2£ der Pumpe 4 und der Warmwaserleitungen erfolgen.Um die Warmwasserleitungen kurz zu halten ist eine Kompaktbauweise von Speicherbehälter 3 und Wärme-tauscher 2/2 zweckmäßig.

Die Anordnung,das Verfahren und die Schaltung nach der Erfindung ist zwar für Wärmepumpen gedacht,deren Leistung von der Aussentemperatur abhängig und daher unterschiedlich ist, aber sie hat grundsätzliche Bedeutung bei allen Wärmetauschern, deren Eingangsenergie nicht konstant ist,an dessen Ausgang man aber eine konstanteTemperatur benötigt.Deshalb fallen Anwendungen für andere Zwecke auch unter diese Erfindung.

Ss ist noch nachzutragen,daß in den Abbildungen das Kaltwasser vom Netz unter Druck über Leitung 11 zugeführt wird. Das Warmwasser wird über Leitung 12 entnommen.

In Abb.3 ist ein Wassermengenregelventil(io) eingebaut,welches zusammen mit dem *egelsteuergerät(5) und einer konstant laufenden Pumpe(4) den gleichen Zweck erfüllt wie der Phasenanschnitt der Pumpe(4) in Abb.1.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche. ^ υ ^ ι t -t t

· /Anordnung zur Erzeugung von Brauchwasser,"bestehend aus einem Speicherbehälter mit parallel dazu liegender Wasserleitung, in welcher eine Wasserpumpe und ein Wärmetauscher lifen,dadurch gekennzeichnet,daß die über den Wärmetauscher (2/2·) fließende Wassermenge durch eine temperaturabhängige Regelung(6/9 u.5) und ein Wassermengenregelorgan^//^) gesteuert wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,daß die Wärmepumpe(4) als Wassermengenregelorgan arbeitet.
3. Anordnung nach Anspruch 1-2 dadurch gekennzeichnet,daß die Pumpe (4) mit Phasenanschnittssteuerung geregelt wird.
4. Anordnung nach Anspruch 1-3 dadurch gekannzeichnet,daß die Wassermenge pro Zeiteinheit schwanken kann,aber kontinuierlich dem Speicherbehälter zugeführt, wird.
5. Anordnung nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet,daß der Wärmefühler (6) im oberen Teil des Wärmespeichers(2) angebracht ist.
6. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,daß in den Parallelkreis mit Pumpe(4) ein steuerbares V/asser mengen Regelventil(io) angeordnet ist.
7. Anordnung nash Anspruch 1+6 dadurch gekennzeichnet,daß im Wärmetauscher zwei Temperaturfühler,einer im oberen Teil(6) und einer im unteren Teil(9) angebracht sind.
8. Anordnung nach Anspruch 1 und 6-7 dadurch gekennzeichnet, die Pumpe 4 intermittierend arbeitet.
9. Anordnung nach Anspruch 1,6-8 dadurch gekennzeichnet,daß

die Zuführung des Warmwassers in Portionen mit Solltemperatur

erfolgt.
1o.Anordnung nach Anspruch 1-5 dadurch gekennzeichnet,daß die Pumpe(4) bei steigender Temperatur mehr Wasser fördert

und bei fallender Temperatur weniger. 11.Anordnung nach Anspruch 1 und 6-9 dadurch gekennzeichnet,daß der ^wasserinhalt des Wärmetauschers in einem Verhältnis von 1:1oo bis 1:1o zum Wasserinhalt des Speicherbehälters (3)

gewählt wird.
12.Anordnungnaeh Anspruch 1-11 dadurch gekennzeichnet,daß die ^eile Speicher(3),Wärmetauscher^),Wassermengenregelorgann(io) und Pumpe(4)mit Warmwasserleitung (12) eine kompakte wärmi* ¹ZZ isolierte Einheit bilden.

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