DE19855442C2 - Speicheranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicheranordnung gemäß dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Bei solchen Speicheranordnungen ergibt sich der Vorteil, daß die Abstrahlungsverluste ge­ ring gehalten werden können, weil eben der Speicher nicht ständig nachgeladen und da­ durch praktisch stets auf seiner vollen Ladung gehalten wird. Die Einstellung der Zeitfenster kann meist durch den Endgebraucher selbst vorgenommen werden und sollte in Abhängig­ keit der Nutzungsgewohnheiten und der Entnahmemengen und -zeiten sowie des Spei­ cherinhaltes und der Leistung der Aufheizeinrichtung erfolgen.

Ein "durchschnittlicher" 4-Personen-Haushalt kann bei einem 120-Liter-Speicher und zwei Freigaben der Aufheizung, zum Beispiel früh morgens und mittags, zumeist ausreichend mit Warmwasser versorgt werden. Bei dieser Art der Steuerung tritt aber der Nachteil auf, daß bei höherem Verbrauch durch außergewöhnliche Situationen, wie Besuch, Feiertage, "Familiensport" und dergleichen, das bevorratete Wasser nicht ausreicht und dem Speicher nur mehr kaltes Wasser entnommen werden kann.

Hier muß bei herkömmlichen Systemen frühzeitig die Schaltuhr umgestellt werden bezie­ hungsweise über eine sogenannte "Partytaste" eine Nachladung unter Umgehung der Schaltuhr ermöglicht werden. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß dazu in der Regel das Heizgerät, das meist im Keller aufgestellt ist, aufgesucht werden muß.

Aus der DE 196 45 138 A1 ist eine Schichtenspeicheranordnung bekannt, in deren untersten Bereich ein Kaltwasserzulauf mündet und aus deren obersten Bereich eine Warmwasser- Ausleitung wegführt. Im mittleren und unteren Bereich des Speichers sind Temperaturfühler, die mit einer Steuerung verbunden sind, angeordnet. Werden an diesen Sensoren bestimmte Temperaturen unterschritten, so beginnt ein Aufheizvorgang. An der Warmwasser-Ausleitung befindet sich ein Temperaturfühler, der die Entnahmetemperatur erfaßt. Aus DE 196 45 138 A1 ist keine vorteilhafte Integration einer Zeitschaltuhr in das System bekannt.

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Speicheranordnung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, die selbsttätig auf außergewöhnlichen Warmwasserbedarf reagiert, ohne daß deshalb der Vorteil verminderter Abstrahlungsverluste aufgegeben wird.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Speicheranordnung der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist sichergestellt, daß es bei Unterschreitung einer bestimmten Temperatur des zur Entnahme gelangenden Warmwassers selbsttätig zu einer Nachladung des Speichers kommt, ohne daß es dazu besonderer Maßnahmen des Benut­ zers bedarf. Gleichzeitig wird aber eine ständige Nachladung aufgrund der Einstellung der Schaltuhr vermieden, so daß der Vorteil eines aufgrund der dadurch verminderten Abstrah­ lungsverluste erhöhten Nutzungsgrades erhalten bleibt. Außerdem ergibt sich durch die vor­ geschlagenen Maßnahmen ein hoher Nutzungskomfort.

Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil, daß einerseits eine zusätzli­ che Aufheizung des Speichers nur in jenen Fällen erfolgt, wenn der Speicher nahezu voll­ ständig entladen ist beziehungsweise der Energieinhalt des Speichers sehr weitgehend ab­ gesenkt ist und andererseits eine im wesentlichen ununterbrochene Bereitstellung von war­ mem Brauchwasser sichergestellt ist.

Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich der Vorteil, daß eine Nachrüstung einer bestehenden herkömmlichen Speicheranordnung, zum Beispiel mittels eines Anlegefühlers, der an der vom Speicher wegführenden Warmwasser-Ausleitung angelegt werden kann, auf einfache Weise möglich ist, und es kann auf den Einbau eines zusätzlichen oder eines ver­ breiterten Fühlerrohres zur Aufnahme des zusätzlichen Temperaturfühlers verzichtet wer­ den.

Durch die Merkmale des Anspruches 4 wird sichergestellt, daß eine zusätzliche Aufheizung sicher nur zu Zeiten erfolgen kann, zu denen eine Aufheizung aufgrund der Einstellung der Schaltuhr unterbunden ist. Gleichzeitig ist auch sichergestellt, daß das sich bei einer Zapfung einstellende, durch den Zustrom von Kaltwasser bedingte Vermischen einstellende Temperaturniveau genutzt werden kann, solange die Temperatur des zu zapfenden Was­ sers noch ausreichend ist. Durch eine entsprechende Einstellung der Auslösetemperatur des zusätzlichen Temperaturfühlers kann eine sehr weitgehende Ausnutzung des Energieinhal­ tes des Speichers erreicht werden.

Durch die Merkmale des Anspruches 5 ergibt sich der Vorteil, daß zwar ausreichend warmes Wasser auch bei einem erhöhten Warmwasserbedarf zur Verfügung gestellt werden kann und andererseits die Abstrahlungsverluste durch entsprechende Absenkung der Ladetempe­ ratur möglichst gering gehalten werden.

Hygienische Probleme, insbesondere im Hinblick auf die Vermehrung von Legionellen, sind dabei nicht zu befürchten, da die Ladetemperatur bei einer normalen Aufheizung zu den von der Schaltuhr vorgegebenen Zeiten, die zweckmäßig auf ca. 60°C erfolgt, davon unbeein­ flußt bleibt.

Durch die Merkmale des Anspruches 6 ergibt sich eine in steuerungstechnischer Hinsicht sehr einfache Lösung. Dabei kann die Aufheizzeit bei einer zusätzlichen Aufheizung in Ab­ hängigkeit von Leistung der Aufheizeinrichtung und in Abhängigkeit von der angestrebten Ladetemperatur gewählt werden.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 und 2 zwei verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Speicheranordnungen.

Gleiche Bezugszeichen bedeuten in beiden Figuren gleiche Einzelheiten.

Bei einer erfindungsgemäßen Speicheranordnung ist ein mit einer Wärmeisolierung 2 verse­ hener Speicher 1 vorgesehen. Dieser ist mit einem in seinen untersten Bereich mündenden Kaltwasserzulauf 3 versehen, der über eine Ventilanordnung 4 mit einer Kaltwasserquelle 5 verbunden ist. Aus dem obersten Bereich des Schichtenspeichers 1 führt eine Warmwasser- Ausleitung 6, zum Beispiel zu einer Zapfstelle oder einem Wärmetauscher, zur Versorgung einer Heizkörperanordnung (nicht dargestellt) weg.

Weiters ist eine Aufheizeinrichtung 7, 7' zur Aufladung des Speichers 1 vorgesehen, die bei den beiden dargestellten Ausführungsformen unterschiedlich ausgebildet ist und später se­ parat erläutert werden wird.

Im mittleren Bereich des Speichers 1 ist ein Temperaturfühler 8 angeordnet, der über eine Signalleitung 9 mit einer Steuerung 10 verbunden ist, die eine Schaltuhr 11 aufweist.

Dabei sind der Temperaturfühler 8 und die Schaltuhr 11 signalmäßig in Reihe geschaltet, so daß bei Unterschreiten einer bestimmten Temperatur, zum Beispiel 55°C, im Bereich des Temperaturfühlers 8 das durch diesen Umstand ausgelöste Wärmeanforderungs-Signal nur innerhalb der von der Schaltuhr 11 vorgegebenen Zeit(en) zur Abgabe eines Startsignales an die Aufheizeinrichtung 7, 7' durch die Steuerung 10, die über eine Signalleitung 12 mit der Aufheizeinrichtung 7, 7' verbunden ist, führt.

Weiters ist noch ein zusätzlicher Temperaturfühler 13 vorgesehen. Dieser kann entweder im obersten Bereich des Schichtenspeichers 1, zum Beispiel innerhalb eines Bereiches von 5 bis 10% des Volumens des Speichers 1, oder aber, wie strichliert angedeutet ist, im Bereich der Warmwasser-Ausleitung 6, zum Beispiel als Anlegefühler, angeordnet sein.

Dieser zusätzliche Temperaturfühler erfaßt die Temperatur zu zapfenden Warmwassers und ist über eine Signalleitung 14 mit der Steuerung 10 verbunden, wobei die Signale dieses zusätzlichen Temperaturfühlers 13 die Schaltuhr 11 umgehen und die Steuerung 10 zur Ab­ gabe eines Startsignales an die Aufheizeinrichtung 7, 7' veranlassen, sobald aufgrund der Unterschreitung einer bestimmten Temperatur dieser zusätzliche Temperaturfühler 132 ein Wärme-Anforderungssignal abgibt.

Dies erfolgt zweckmäßig erst bei einer unterhalb der zur Auslösung eines Wärmeanforde­ rungs-Signales durch den Temperaturfühler 8 vorgesehenen Temperatur. So kann zum Bei­ spiel die Auslösung eines Wärmeanforderungs-Signales durch den Temperaturfühler 8, der zweckmäßigerweise zwischen dem untersten Drittel und der Hälfte der Höhe des Speichers 1 angeordnet ist, bei einer um 8 K unterhalb der vorgesehenen vollen Ladetemperatur, zum Beispiel 60°C, des Speichers 1 erfolgen, wogegen die Auslösung eines Wärmeanforde­ rungs-Signales durch den zusätzlichen Temperaturfühler erst bei einer um zum Beispiel 10 K unter der vollen Ladetemperatur liegenden Temperatur erfolgt.

Die Auslösung eines Wärmeanforderungs-Signales kann entweder durch Schalten des Temperaturfühlers 8 beziehungsweise 13 erfolgen, wenn dieser als Thermostat ausgebildet ist, oder über eine Schwellwert-Schaltung erfolgen, wenn der Temperaturfühler ein analoges Signal in Abhängigkeit von der erfaßten Temperatur liefert.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 1 umfaßt die Aufheizeinrichtung 7 einen im Inneren des Speichers 1, der als Rohrschlangenspeicher ausgebildet ist, angeordneten Wärmetau­ scher 15, der über eine Vorlauf- und eine Rücklaufleitung 16, 17 mit einem Heizwasserberei­ ter 18 verbunden ist.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 2 umfaßt die Aufheizeinrichtung 7' einen Heizwas­ serbereiter der über eine Vorlauf- und eine Rücklaufleitung mit einem Primärkreis 20 eines Wärmetauschers 19 verbunden ist. Der Sekundärkreis 21 des Wärmetauschers 19 ist über eine Speicher-Rücklaufleitung 22 mit einer Umwälzpumpe 23 verbunden, die ihrerseits mit einem in den untersten Bereich des Speichers 1, der als Schichtenspeicher ausgebildet ist, hineinragenden Kaltwasserabzug 24 verbunden ist.

Der Sekundärkreis 21 des Wärmetauschers 19 ist weiters mit einer Speicher-Vorlaufleitung 25 verbunden, die in den obersten Bereich des Schichtenspeichers 1 mündet.

Die Umwälzpumpe 23 ist über eine Steuerleitung 12' mit der Steuerung 10 verbunden und sorgt dafür, daß bei in Betrieb befindlicher Aufheizeinrichtung 7' kühles Wasser aus dem untersten Bereich des Schichtenspeichers 1 entnommen, über den Sekundärkreis 21 des Wärmetauschers 19 geführt, dabei erwärmt und über die Speicher-Vorlaufleitung 25 als warmes Wasser in den obersten Bereich des Schichtenspeichers 1 rückgeführt wird.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 2 ist ein Ladetemperaturfühler 26 im untersten Be­ reich des Schichtenspeichers 1 angeordnet, der über eine Signalleitung 27 mit der Steue­ rung 10 verbunden ist. Dieser Ladetemperaturfühler 26 löst bei Überschreiten einer be­ stimmten Temperatur ein Ladesignal aus, das die Steuerung 10 zur Stillsetzung der Auf­ heizeinrichtung 7' veranlaßt, wobei sowohl der Heizwasserbereiter 18 wie auch die Umwälz­ pumpe 23, letztere gegebenenfalls mit einer vorgegebenen Verzögerung, um die im Wärme­ tauscher 19 und im Heizwasserbereiter gespeicherte Energie abzuführen, stillsetzt.

Bei beiden Ausführungsformen wird bei Auslösung eines Wärmeanforderungs-Signales durch den in mittlerer Höhe des Schichtenspeichers 1 angeordneten Temperaturfühler 8 während der durch die Schaltuhr vorgegebenen Zeit(en) die Aufheizeinrichtung 7, 7' gestar­ tet. Nach dem Erreichen der vollen Aufladung des Schichtenspeichers 1 wird die Aufheizein­ richtung 7, 7' stillgesetzt. Dabei wird das Erreichen der vollen Aufladung bei der Ausfüh­ rungsform nach der Fig. 1, zum Beispiel durch die im Bereich des Temperaturfühlers 8 er­ faßte Temperatur, festgestellt.

Bei einer Zapfung von Warmwasser, die stets mit einem Nachströmen von kaltem Wasser in den untersten Bereich des Schichtenspeichers 1 verbunden ist, kommt es zu einem Absin­ ken der Temperatur des Wassers, vom untersten Bereich des Schichtenspeichers her nach oben steigend.

Erreicht des kühlere Wasser den Temperaturfühler 8 so löst dieser ein Wärmeanforderungs- Signal aus. Dieses hat allerdings nur dann eine Auswirkung auf die Aufheizeinrichtung 7, 7' wenn dies während der von der Schaltuhr 11 vorgegebenen Zeit(en) erfolgt. Ist dies der Fall, so wird die Aufheizeinrichtung gestartet und lädt den Speicher 1 wieder auf.

Außerhalb dieser vorgegebenen Zeit(en) kommt es erst dann zu einer Aufladung des Schichtenspeichers 1, wenn im Bereich des zusätzlichen Temperaturfühlers 13 eine Unter­ schreitung einer vorgegebenen Temperatur erfaßt wird, die tiefer als jene Temperatur, zum Beispiel 8 K unter der vorgesehenen Soll-Ladetemperatur des Schichtenspeichers, ist, bei der es zur Auslösung eines Wärmeanforderungs-Signales durch den Temperaturfühler 8 kommt und zum Beispiel 10 K unter der Soll-Ladetemperatur liegt. Eine solche Unterschrei­ tung dieser tieferen Temperatur tritt in der Regel nur bei einer außergewöhnlich hohen Zapfung ein.

Dabei wird die Schaltuhr 11 signalmäßig umgangen. Gleichzeitig wird bei Auslösung eines Wärmeanforderungs-Signales durch den zusätzlichen Temperaturfühler 13 auch die Soll- Ladetemperatur, die üblicherweise bei ca. 60°C liegt, abgesenkt, vorzugsweise auf eine Temperatur von 40 bis 45°C. Dadurch wird sichergestellt, daß auch bei einem außerge­ wöhnlich hohen Warmwasserverbrauch ausreichend Warmwasser bereitgestellt werden kann und andererseits die Abstrahlungsverluste gering gehalten werden können.

Sobald die Schaltuhr 11 einen Start der Aufheizeinrichtung aufgrund eines Wärmeanforde­ rungs-Signales durch den Temperaturfühler 8 ermöglicht, wird der Schichtenspeicher 1 wie­ der voll, das heißt auf die normale Soll-Ladetemperatur, aufgeladen.

Claims (6)

1. Speicheranordnung, insbesondere mit einem Schichtenspeicher (1), in dessen untersten Bereich ein Kaltwasserzulauf (2) mündet und aus dessen obersten Bereich eine Warmwasser-Ausleitung (6) wegführt, und einer über eine die möglichen Aufheizzeiten des Speichers (1) festlegenden Schaltuhr (11) versehenen Steuerung (10) steuerbaren Aufheizeinrichtung (7, 7'), wobei die Steuerung (10) mit einem im mittleren oder unteren Bereich des Speichers (1) angeordneten und bei Unterschreitung einer bestimmten Tem­ peratur ein Wärme-Anforderungssignal für die Aufheizeinrichtung (7, 7') auslösenden Temperaturfühler (8) verbunden ist, und die Schaltuhr (11) im Signalweg des Temperaturfühlers (8) liegt, da­ durch gekennzeichnet, daß ein weiterer, die Entnahmetempera­ tur des Warmwassers erfassender, mit der Steuerung (10) unter Umgehung der Schaltuhr (11) verbundener Temperaturfühler (13) vorgesehen ist, der bei Unterschreitung einer bestimmten Tempe­ ratur ein die Aufheizeinrichtung (7, 7') startendes Wärmeanforde­ rungs-Signal auslöst.

2. Speicheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Temperaturfühler (13) im Bereich der ober­ sten 5 bis 10% des Volumens des Speichers (1) angeordnet ist.

3. Speicheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Temperaturfühler (13) in der Warmwasser- Ausleitung (6) nahe dem Speicher (1) angeordnet ist.

4. Speicheranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zusätzliche Temperaturfühler (13) bei einer unterhalb der Auslösetemperatur eines Wärmeanforderungs-Si­ gnales des im mittleren oder unteren Bereich des Speichers (1) angeordneten Temperaturfühlers (8) liegenden Temperatur ein Wärmeanforderungs-Signal auslöst.

5. Speicheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Temperaturfühler (13) bei Auslösung eines Wärmeanforderungssignales ein die Soll-Auf­ heiztemperatur verminderndes Signal auslöst, wobei die vermin­ derte Soll-Aufheiztemperatur vorzugsweise 40 bis 45°C beträgt.

6. Speicheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Temperaturfühler (13) bei Auslösung eines Wärmeanforderungssignales ein Zeitglied startet, das nach seinem Ablauf die Aufheizeinrichtung (7, 7') stillsetzt.