DE102005044845A1 - DHW heating system - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Trinkwassererwärmungsanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Trinkwassererwärmungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 15.The The invention relates to a drinking water heating system according to the preamble of claim 1 and a method for operating a drinking water heating system according to the preamble of claim 15.
Aus
der
Die Erwärmung des Trinkwassers erfolgt über einen Wärmetauscher, der an einen Heizungskreislauf angeschlossen ist. Die bekannte Anlage ist zwar einfach aufgebaut und stellt auch eine durchaus effektive Bekämpfung von Mikroorganismen sicher, jedoch kann sie nur eine relativ geringe Ausnutzung der über den Heizungskreislauf zugeführten Wärme sicherstellen. Dies bedeutet, dass die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf des Heizungskreislauf-Wassers und damit der thermische Wirkungsgrad der Anlage relativ gering ist.The warming the drinking water is over a heat exchanger, which is connected to a heating circuit. The well-known plant Although it is simple and also provides a very effective fight Of microorganisms certainly, however, they can only a relatively small Exploitation of the over supplied to the heating circuit Ensure heat. This means that the temperature difference between flow and returns the heating circuit water and thus the thermal efficiency the plant is relatively low.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Trinkwassererwärmungsanlage sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Trinkwassererwärmungsanlage der eingangs genannten Art dahin gehend aufzuzeigen, dass bei einfachem Aufbau und effizienter Bekämpfung von Mikroorganismen ein erhöhter Wirkungsgrad erreicht werden kann.Of the Invention is based on the object, a drinking water heating system and a method for operating a DHW heating system of the type mentioned in the show that with simple Construction and efficient control of microorganisms an elevated Efficiency can be achieved.
Diese Aufgabe wird durch eine Trinkwassererwärmungsanlage nach Anspruch 1 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 15 gelöst.These Task is by a drinking water heating system according to claim 1 and a method according to claim 15 solved.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass zwei Zonen der Wärmeübertragung vom Heizungskreislauf auf das Trinkwarmwasser geschaffen werden.One essential point of the invention is that two zones of heat transfer from the heating circuit to the domestic hot water.
In der ersten Zone mit dem oberen Wärmetauscher wird das zirkulierte Trinkwarmwasser auf seiner vorgeschriebenen Temperatur gehalten, so dass es bei ca. 60°C in den Kreislauf gelangt und aus diesem mit ca. 55°C (oder heißer) zurückkommt. Der Wärmeverlust des Trinkwarmwassers in seinem Kreislauf wird also durch den oberen Wärmetauscher ausgeglichen.In the first zone with the upper heat exchanger the circulated drinking water is prescribed on its Temperature kept so that it enters the circuit at about 60 ° C and out of this with about 55 ° C (or hotter) returns. The heat loss of the drinking water in its circulation is thus through the upper Heat exchanger balanced.
Der untere Wärmetauscher liegt in einem Bereich, der durch eine Schichtung im Trinkwassererwärmer gewissermaßen isoliert zu betrachten ist. Bei einer Trinkwarmwasserentnahme wird diesem unteren Bereich Trinkkaltwasser zugeführt. Somit liegt im unteren Bereich, also im Bereich des unteren Wärmetauschers, eine niedrigere Temperatur vor als im oberen Bereich, in welchem der obere Wärmetauscher vorgesehen ist. Nachdem nun der obere Wärmetauscher bei einer höheren Betriebstemperatur arbeitet als der untere Wärmetauscher, die beiden Wärmetauscher also in Reihe geschaltet sind, ergibt sich eine erheblich höhere Abkühlung des Wärmeträgers im Wärmekreislauf, also eine bessere Rücklaufauskühlung und damit Einsparung an zugeführter Wärmeenergie. Dies ist insbesondere dann von erheblichem Vorteil, wenn die Trinkwassererwärmungsanlage an ein Fernwärme-Netzwerk angeschlossen ist. In diesem Fall werden nämlich die dem Energielieferanten zu entrichtenden Kosten ausschließlich durch die Menge an entnommenem Wärmeträger (Heißwasser oder Dampf) bestimmt und zwar unabhängig von der Temperatur des zurückgeführten Wärmeträgers.Of the lower heat exchanger lies in an area that is somewhat isolated by stratification in the drinking water heater is to be considered. When a drinking water withdrawal is this Lower area drinking cold water supplied. Thus lies in the lower Range, ie in the region of the lower heat exchanger, a lower Temperature before than in the upper area, in which the upper heat exchanger is provided. Now that the upper heat exchanger at a higher operating temperature works as the bottom heat exchanger, the two heat exchangers Thus, connected in series, results in a considerably higher cooling of the Heat carrier in the Heat cycle, So a better return cooling and thus saving on supplied Thermal energy. This is of particular advantage when the drinking water heating system to a district heating network connected. In this case, that will be the energy supplier to be paid solely by the amount of withdrawn Heat transfer medium (hot water or Steam) and that independently from the temperature of the returned heat carrier.
Weiterhin wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Trinkwassererwärmungsanlage bzw. einer Trinkwassererwärmungsanlage, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, an einem Brennwertkessel verbessert. Herkömmliche Trinkwassererwärmungsanlagen weisen nämlich eine sehr hohe Rücklauftemperatur des Wärmeträgers auf, so dass eine Wärmegewinnung über Kondensation der Heiz-Abgase nicht möglich ist. Bei der erfindungsgemäßen Trinkwassererwärmungsanlage ist es jedoch ohne Weiteres möglich, bei einer Vorlauftemperatur von 90°C eine Rücklauftemperatur von unter 40°C zu erzielen, also mit einer Temperaturdifferenz zu arbeiten, welche eben diesen besonderen Eigenschaften von Brennwertkesseln angepasst ist.Farther is the operation of the drinking water heating system according to the invention or a drinking water heating system, those according to the inventive method works on a condensing boiler improved. conventional Drinking water heating systems namely, have a very high return temperature of the heat carrier, allowing a heat recovery via condensation the heating exhaust gases not possible is. In the drinking water heating system according to the invention but it is easily possible at a flow temperature of 90 ° C, a return temperature of below To reach 40 ° C, So to work with a temperature difference, just this particular properties of condensing boilers is adjusted.
Vorzugsweise wird eine Zirkulationsleitung vorgesehen, die zwischen dem oberen Bereich des Trinkwassererwärmers und seinem unteren Bereich einen verkürzten Kreislauf während einer Phase zur thermischen Desinfektion ermöglicht. Dadurch ist es möglich, einmal wöchentlich während Zeiten geringer Benutzungshäufigkeit (z.B. 4 Uhr Morgens) über einen Zeitraum von ca. ½ Stunde das gesamte Wasser im Trinkwassererwärmer auf ca. 65°C zu erwärmen, so dass Mikroorganismen, insbesondere Legionellen sicher abgetötet werden. Hierfür ist nur ein geringer Energieaufwand notwendig, da die Wärmeverluste praktisch ausschließlich im Bereich des Trinkwassererwärmers und der (leicht zu isolierenden) kurzen Zirkulationsleitung auftreten.Preferably a circulation line is provided between the upper Area of drinking water heater and its lower portion a shortened circulation during one Phase for thermal disinfection allows. This makes it possible once weekly while Times of low frequency of use (for example, 4 o'clock in the morning) a period of about ½ hour to heat all the water in the drinking water heater to about 65 ° C, so that microorganisms, especially Legionella be killed safely. Therefor Only a small amount of energy is necessary because the heat losses practically exclusively in the area of the drinking water heater and the (easy to isolate) short circulation line occur.
Vorzugsweise ist die Trinkkaltwasserleitung in einem unteren Bereich des Trinkwassererwärmers unterhalb des zweiten Wärmetauschers angeschlossen. Dadurch ergibt sich keine zu krasse Temperaturdifferenzschichtung zwischen dem Wärmetauscher und dem einströmenden Trinkkaltwasser, wodurch die Verkalkungsgefahr minimiert wird.Preferably is the drinking cold water line in a lower area of the drinking water heater below of the second heat exchanger connected. As a result, there is no too crass temperature differential layering between the heat exchanger and the inflowing Drinking cold water, whereby the risk of calcification is minimized.
Die Zirkulationsleitung ist vorzugsweise über steuerbare Ventileinrichtungen zum ausschließlichen Durchströmen des Trinkwassererwärmers von seinem untersten Anschlusspunkt zu seinem obersten Anschlusspunkt schaltbar. Dadurch wird ein sicheres und energiesparendes thermisches Abtöten eventuell vorhandener Keime ermöglicht.The Circulation line is preferably via controllable valve devices for the exclusive flow through the drinking water heater from its lowest connection point to its top connection point switchable. This will be a safe and energy-saving thermal killing possibly existing germs allows.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die sich insbesondere für größere Trinkwassererwärmungsanlagen eignet, ist der Trinkwassererwärmer in einen ersten Teil-Trinkwassererwärmer und einen zweiten Teil-Trinkwassererwärmer (Vorwärmstufe) aufgeteilt, wobei der obere Wärmetauscher im unteren Bereich (z.B. im unteren Drittel) des ersten Teil-Trinkwassererwärmers und der untere Wärmetauscher im unteren Bereich des zweiten Teil-Trinkwassererwärmers angebracht ist und wobei eine Verbindungsleitung von der Oberseite des zweiten Teil-Trinkwassererwärmers zur Unterseite des ersten Teil-Trinkwassererwärmers vorgesehen ist. Dieser zweiteilige Aufbau des Trinkwassererwärmers hat nicht nur die bekannten Vorteile (Erleichterung bei der Herstellung, Montage, Wartung), sondern führt auch noch zu einer besseren Trennung zwischen dem oberen (heißeren) und dem unteren (kälteren) Bereich des Trinkwassererwärmers bzw. der Wärmetauscher.at a preferred embodiment the invention, especially for larger drinking water heating systems is the drinking water heater into a first part drinking water heater and a second partial drinking water heater (preheating stage) divided, wherein the upper heat exchanger in the lower part (for example in the lower third) of the first part DHW cylinder and the lower heat exchanger mounted in the lower part of the second part-Trinkwassererwärmers is and wherein a connecting line from the top of the second Part-drinking water heater provided to the bottom of the first part-Trinkwasserwärmerers is. This two-piece construction of the drinking water heater has not only the known advantages (ease of production, Assembly, maintenance), but leads even a better separation between the upper (hotter) and the lower (colder) Area of drinking water heater or the heat exchanger.
Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Verbindungsleitung am oberen Anschlusspunkt des zweiten Teil-Trinkwassererwärmers und am untersten Punkt des ersten Teil-Trinkwassererwärmers angeschlossen ist. Man kann zwar die beiden Teil-Trinkwassererwärmer zur thermischen Desinfektion jeweils einzeln „kurzschließen", jedoch ergibt sich eine bessere Ausnutzung der zugeführten Wärme bzw. eine erhöhte Temperaturdifferenz des Wärmeträgers von Vorlauf und Rücklauf zumindest während der Anfangsphase der thermischen Entkeimung durch diese bevorzugte Ausführungsform.in this connection It is advantageous if the connection line at the upper connection point of the second partial domestic water heater and is connected to the lowest point of the first partial domestic water heater. you Although the two partial drinking water heaters for each individually "short-circuit" thermal disinfection, but results a better utilization of the supplied heat or an increased temperature difference the heat carrier of flow and return at least during the initial phase of thermal sterilization by these preferred Embodiment.
Es werden hierbei weiterhin vorzugsweise eine erste absperrbare Hilfsleitung zum Verbinden der Kaltwasserzufuhr mit der Unterseite des ersten Teil-Trinkwassererwärmers und Ventileinrichtungen zur Stilllegung des zweiten Teil-Trinkwassererwärmers während Wartungsarbeiten vorgesehen. Damit kann ein Entnehmen von Trinkwarmwasser während der Wartung des zweiten Teil-Trinkwassererwärmers sichergestellt werden.It In this case, furthermore, preferably a first closable auxiliary line for connecting the cold water supply to the bottom of the first part-drinking water heater and Valve devices for decommissioning the second partial DHW heating during maintenance work intended. This can be a withdrawal of drinking water during the Maintenance of the second part DHW heating are ensured.
Derselbe Vorteil ergibt sich für den ersten Teil-Trinkwassererwärmer durch eine zweite absperrbare Hilfsleitung zum Verbinden der Oberseite des zweiten Teil-Trinkwassererwärmers mit der abgehenden Leitung des Trinkwassernetzes und durch Ventileinrichtungen zum Stilllegen des ersten Teil-Trinkwassererwärmers während den Wartungsarbeiten.the same Advantage arises for the first part drinking water heater by a second lockable auxiliary line for connecting the top of the second partial domestic water heater with the outgoing line of the drinking water network and valve devices to shut down the first partial DHW heating during maintenance work.
Diese Hilfsleitungen sind vorzugsweise über lösbare Verbindungseinrichtungen, insbesondere über Flanschverbindungen abnehmbar befestigt. Dadurch, dass man diese Hilfsleitungen ausschließlich während der Wartungsarbeiten in den Kreislauf einbindet, ansonsten aber trocken aufbewahrt, ist sichergestellt, dass sich keine Stagnationen und Mikroorganismen in ruhendem Wasser bilden, oder richtiger gesagt, vermehren können. Die Wärmetauscher sind vorzugsweise getrennt voneinander betreibbar, was wiederum bei Wartungsarbeiten notwendig ist.These Auxiliary lines are preferably via detachable connection devices, especially about Flange connections removably attached. By doing this Auxiliary cables exclusively during the Includes maintenance work in the circuit, but otherwise dry kept, it ensures that no stagnation and Form micro-organisms in still water, or more correctly, can multiply. The heat exchangers are preferably operable separately, which in turn during maintenance is necessary.
Vorzugsweise ist hierbei der Zirkulationsanschluss am zweiten Teil-Trinkwassererwärmer angebracht und zwar oberhalb der Mitte und insbesondere im oberen Drittel des zweiten Teil-Trinkwassererwärmers und damit oberhalb des zweiten Wärmetauschers. Damit ergibt sich ein vergrößertes Speichervolumen für Trinkwarmwasser, das sehr schnell auf die vorgesehene Endtemperatur aufgeheizt werden kann. Zusätzlich kann ein Teilzirkulationsanschluss am ersten Teil-Trinkwassererwärmer derart angebracht sein, dass ein Teilstrom der Trinkwasserzirkulationsleitung vorzugsweise bis zu 50% des zurückzirkulierten Trinkwarmwassers dem ersten Teil-Trinkwasserbehälter zuführbar ist. Der Anteil dieses Teilstroms wird vorzugsweise fest eingestellt. Hierbei ist der Teilzirkulationsanschluss im Wesentlichen in der Mitte des ersten Teil-Trinkwassererwärmers und zwar vorzugsweise oberhalb des ersten Wärmetauschers angebracht.Preferably Here, the circulation connection is attached to the second partial DHW cylinder above the middle and especially in the upper third of the second part drinking water heater and thus above the second heat exchanger. This results in an increased storage volume for drinking water, which can be heated very quickly to the intended final temperature. additionally can a partial circulation connection to the first part DHW cylinder such be appropriate that a partial flow of the drinking water circulation pipe preferably up to 50% of the recirculated Drinking water can be supplied to the first part drinking water tank. The share of this Partial flow is preferably fixed. Here is the partial circulation connection essentially in the middle of the first part drinking water heater and indeed preferably mounted above the first heat exchanger.
Zusätzlich zu dem beschriebenen wöchentlichen Aufheizen des Trinkwassererwärmers wird einmal täglich (z.B. 4 Uhr morgens) über einen Zeitraum von ca. einer halben Stunde zumindest ein Teilstrom aus der Trinkwasserzirkulationsleitung in den untersten Bereich des Trinkwassererwärmers bzw. des zweiten Teil-Trinkwassererwärmers geführt, sodass der gesamte Inhalt des Trinkwassererwärmers (ggf. mit Vorwärmstufen) zirkuliert bzw. auf die eingestellte Trinkwarmwassertemperatur aufgeheizt wird.In addition to the described weekly Heating the drinking water heater is once a day (for example, 4 o'clock in the morning) a period of about half an hour at least a partial flow the drinking water circulation pipe in the lowest area of the drinking water heater or the second part DHW heating, so that the entire content of the drinking water heater (possibly with preheating stages) circulated or heated to the set DHW temperature becomes.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist dieselben Vorteile auf, wie sie zuvor anhand der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben wurden.The inventive method has the same advantages as previously based on the device according to the invention have been described.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Abbildungen näher erläutert. Hierbei zeigenHereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings explained in more detail. Show here
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.In The following description will be for the same and the same Parts used the same reference numerals.
In
Der
Trinkwassererwärmer
An
seinem oberen Ende weist der Trinkwassererwärmer
Weiterhin
führt eine
Umwälzleitung
Der
Zirkulationsanschluss
Anschließend (in
Strömungsrichtung
gesehen) an das Absperrventil
Nachfolgend
wird anhand von
Während des
Normalbetriebs strömt
das Trinkwarmwasser mit seiner vorgeschriebenen Temperatur von etwa
60°C aus
dem oberen Anschluss
Sobald
an einer der Zapfstellen
Diese
Temperaturdifferenz führt
nun dazu, dass mit ca. 80°C
in den oberen Wärmetauscher
Nachfolgend
wird der Vorgang der thermischen Desinfektion anhand von
Einmal
pro Woche wird eine thermische Desinfektion durchgeführt, bei
welcher der gesamte Inhalt des Trinkwassererwärmers
Bei
dieser Betriebsweise wird das 3-Wegeventil
Um
einmal pro Tag eine vollständige
Umwälzung
des im Trinkwassererwärmer
In
Nachfolgend
wird eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die
sich insbesondere für
größere Anlagen
eignet, anhand der
Es sei hier ausdrücklich darauf verwiesen, dass die bereits zuvor erläuterten Bauteile und deren Funktion nicht nochmals im Nachfolgenden beschrieben werden.It is expressly referred to here that the previously described components and their function will not be described again below.
Bei
der in den
Der
Kaltwasserzulauf
Der
Abzweigpunkt
An
die Leitung
Der
Kaltwasserzulauf
Zwischen
dem Kaltwasserzulauf des ersten Teil-Trinkwassererwärmers
Die
Umwälzleitung
Bei
dieser Ausführungsform
der Erfindung sind die Wärmetauscher
Die
Wärmequelle
Der
Ausgang des ersten Wärmetauschers
Nachfolgend wird der Normalbetrieb dieser Ausführungsform der Erfindung erläutert, soweit dieser nicht mit dem Normalbetrieb der zuvor gezeigten Ausführungsformen der Erfindung vollständig übereinstimmt.following the normal operation of this embodiment of the invention will be explained so far this not with the normal operation of the embodiments previously shown completely in accordance with the invention.
Der
erste Unterschiedspunkt zu den vorgenannten Ausführungsformen der Erfindung
liegt darin, dass der Trinkwassererwärmer in zwei Teil-Trinkwassererwärmer, einen
ersten Teil-Trinkwassererwärmer
Das
aus dem Trinkwarmwassernetz zurückzirkulierte
Wasser gelangt über
den Abzweigpunkt
Zusätzlich ist
es möglich, über das
Ventil
Auch
bei dieser Ausführungsform
der Erfindung ergibt sich somit für den ersten Wärmetauscher
Nachfolgend
werden anhand der
Zwischen
die Flansche
Weiterhin
werden das Ventil
Nach
Ende der Wartungsarbeiten wird die erste Hilfsleitung
Zur
Wartung des ersten Teil-Trinkwassererwärmers
Die
Leitung
Für den Betrieb
während
einer thermischen Desinfektion wird die Anlage wie in
Durch Öffnen der
Magnetventile
Zur
oben erwähnten
täglichen
Durchspülung und
Aufbrechung aller Schichtungen wird das Magnetventil
Aus obiger Beschreibung geht hervor, dass bei den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung Einzelmerkmale auch vertauscht werden können.Out The above description shows that in the various embodiments the invention individual features can also be reversed.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 77
- Zapfstelletap
- 88th
- TrinkkaltwassernetzDrinking cold water network
- 99
- TrinkwarmwassernetzDomestic hot water system
- 1010
- Leitung Trinkwarmwassernetzmanagement Domestic hot water system
- 1111
- TrinkwasserzirkulationsleitungDrinking water circulation pipe
- 12, 12'12 12 '
- RücklaufleitungReturn line
- 1313
- KurzschlussleitungShort-circuit line
- 1414
- Abzweigpunktbranching point
- 15, 15', 15''15 15 ', 15' '
- Umwälzleitungcirculation line
- 1717
- KaltwasserzulaufCold water supply
- 1818
- Verbindungsleitungconnecting line
- 20, 20'20 20 '
- TrinkwassererwärmerWater heaters
- 23, 23'23 23 '
- oberer Anschlussupper connection
- 24, 24'24 24 '
- unterer Anschlusslower connection
- 25, 25'25 25 '
- Zirkulationsanschlusscirculation connection
- 26, 26'26 26 '
- Zirkulationsventilcirculation valve
- 3030
- oberer Wärmetauscherupper heat exchangers
- 3131
- unterer Wärmetauscherlower heat exchangers
- 4040
- Wärmequelleheat source
- 41, 41', 41''41 41 ', 41' '
- Wärmezuleitungheat supply
- 4242
- WärmerückleitungHot return
- 4343
- Tauscher-VerbindungsleitungExchanger connecting line
- 4444
- Netz-WärmetauscherNetwork heat exchanger
- 4545
- WärmekreislaufpumpeHeat circulation pump
- 4646
- 3-Wegeventil3-way valve
- 4747
- VentilValve
- 4848
- VentilValve
- 5050
- Pumpepump
- 5151
- 3-Wegeventil3-way valve
- 5252
- Magnetventilmagnetic valve
- 5353
- Einstellventiladjusting
- 5454
- Absperrventil-VerbindungsleitungShut-off valve connection line
- 60, 60'60 60 '
- Hilfsleitungauxiliary line
- 6161
- 3-Wegeventil3-way valve
- 6262
- 3-Wegeventil3-way valve
- 6363
- Absperrventil 1. Hilfsleitungshut-off valve 1. auxiliary line
- 6464
- Absperrventil 2. Hilfsleitungshut-off valve 2nd auxiliary line
- 6565
- Absperrventil abgehende Leitungshut-off valve outgoing line
- 66, 66'66 66 '
- Flanschverbindungflange
- 67, 67'67, 67 '
- Flanschverbindungflange
Claims (24)
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