DE3143081A1

DE3143081A1 - Brauchwasseranlage mit gesteuertem umwaelzpumpenaggregat

Info

Publication number: DE3143081A1
Application number: DE19813143081
Authority: DE
Inventors: Nils Due Jensen; Horst Prof. Dr. 2361 Wittenborn Komoßa; Kurt Frank 8850 Bjerringbro Nielsen
Original assignee: Grundfos AS
Current assignee: Grundfos AS
Priority date: 1981-10-30
Filing date: 1981-10-30
Publication date: 1983-05-11

Description

Anmelder; Grundfos A/S

Oestre Ring Vej 7-11
DK-8850 Bjerringbro

Brauchwasseranlage mit gesteuertem Umwälzpumpenaggregat

Die Erfindung betrifft eine Brauchwasseranlage mit einem Umwälzpumpenaggregat,, dessen zeitlicher Betrieb mit einer Steuerung regelbar ist.

Bei Anlagen dieser Art reicht die durch Schwerkraft bedingte Eigenzirkulation im Wasserkreislauf nicht aus, um warmes Wasser in ausreichendem Maße an den jeweiligen Zapfstellen zur Verfügung zu stellen. Deshalb muß das in einem Heizkessel erwärmte Brauchwasser mit einer Pumpe umgewälzt werden, um ständig die einerseits durch das Anlagensystem und andererseits durch Brauchwasserentnahme entstehenden Wärmeverluste laufend auszugleichen.

Die meisten Brauchwasseranlagen werden bei Dauerlauf der Umwälzpumpe betrieben. Wenn man bedenkt, daß etwa 7 bis 10% des gesamten Energiebedarfes der privaten Haushalte und somit ungefähr 3% des gesamten Heizölverbrauches eines Landes auf die Erwärmung von Brauchwasser entfallen, wird es verständlich, daß eine möglichst wirtschaftliche Bereitstellung von Brauchwasser und eine Reduzierung der. in Brauchwasseranlagen entstehenden Verluste angestrebt

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werden sollte".

Aus diesem Grunde ist man schon vielfach von einem Bauerbetrieb der Umwälzpumpen abgegangen und hat stattdessen das Pumpenaggregat mit einer Zeitschaltuhr gesteuert, um wenigstens während der Nachtzeit oder zu sonstigen Zeiten ohne Brauchwasserbedarf die Pumpe .abzustellen und somit unnötige Wärmeverluste während solcher Zeiten weitgehend zu vermeiden.

Das Fahren des Pumpenaggregates mit einer Zeitschaltuhr führt zwar zu einer Reduzierung des elektrischen Energiebedarfes für den Pumpenmotor und auch des Bedarfes an Heizöl. Dennoch ist diese Lösung nicht optimal, da sie nicht gleichzeitig die an sich auch möglichen Energieeinsparungen während des sonstigen Betriebes einer Brauchwasseranlage erfassen kann.

Zur Lösung dieses Problems sind auch nicht die durch die Brauchwassertemperatur gesteuerten Umwälzpumpen geeignet, die zeitweilig und so lange in Betrieb gesetzt werden, bis am Ort der Temperaturmessung die nach vorausgegangener Brauchwasserentnahme abgesunkene Wassertemperatur wieder auf den festgelegten Wert angestiegen ist. Abgesehen davon, daß eine derartige Steuerung nicht in jeder Anlage eingesetzt werden kann, muß auch noch der Nachteil gesehen werden, daß die Umwälzpumpe häufiger als eigentlich erforderlich anspringen wird.

Im übrigen ist im Zusammenhang mit bisher bekannten Brauch-

■wasseranlagen und deren Pumpen festzustellen, daß die Pumpen im Prinzip nur eine relativ kleine hydraulische Leistung haben müssen, da das Volumen der Anlage im allgemeinen klein ist. Trotzdem werden aber regelmäßig Pumpen 'installiert, die oft eine zehnfach und manchmal sogar fünfzigfach größere Leistung haben als die Leistung, die man eigentlich nur braucht, um unter anderem die in der Praxis häufig überbewerteten Risiken wegen einer zu geringen Leistung und wegen eines Festsetzens der Pumpe durch Ablagerungen bzw. Mineralien in den Lagern auszuschließen. Wenn also schon Pumpen mit hohen Leistungen installiert werden, sollten sie wenigstens optimal betrieben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit einem Minimum an elektrischer Energie für den Pumpenantrieb auskommende Anlage vorzuschlagen, selbst wenn die Pumpe in üblicher Weise stark überdimensioniert ist. Außerdem soll die Anlage zuverlässig und ohne wesentliche Wärmeverluste arbeiten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die eingangs erwähnte Brauchwasseranlage nach der Erfindung so ausgebildet, daß das Pumpenaggregat unabhängig von Betriebsparametern der Anlage impulsweise im Ein/Ausschaltbetrieb gefahren wird und daß die Frequenz und/oder das Tastverhältnis der das Pumpenaggregat ein- und ausschaltenden Schaltimpulse veränderbar ist.

Zweckmäßigerweise schaltet die Steuerung das Pumpenaggregat zwei bis zwanzig mal, vorzugsweise vier bis sechs mal, pro

Stunde ein, um während der Dauer jedes Schaltimpulses das Wasservolumen der Anlage zumindest ein mal umzuwälzen.

In Anpassung an die Art der Anlage/ der Pumpe und'gegebenenfalls auch der Verbraucher sollte das Volumen des in der Zeiteinheit umwälzbaren Wassers eingeregelt werden können. Zu diesem Zweck kann an der Steuerung die Frequenz oder auch das Tastverhältnis der das Pumpenaggregat steuernden Schaltimpulse verändert werden. Im übrigen besteht auch die Möglichkeit, sowohl die Frequenz als auch das Tastverhältnis zu variieren. Dabei wird das Tastverhältnis der Schaltimpulse vorzugsweise in der Größenordnung von 0,05 bis 0,5 liegen. Unter dem Begriff " Tastverhältnis " ist hier wie üblich das Verhältnis der Dauer eines Schaltimpulses zum Abstand zwischen zwei Schaltimpulsen zu verstehen. Praktische Versuche haben gezeigt, daß bei den meisten der erfindungsgemäß ausgeführten Brauchwasseranlagen die Periode der Schaltimpulse bzw. der Schaltimpulsabstand zwischen zehn und fünfzehn Minuten liegen und die Länge der Schaltimpulse bzw. die Laufzeit der Umwälzpumpe jeweils ein bis zwei Minuten betragen wird.

Durch den Impulsbetrieb der Umwälzpumpe können im Vergleich zu einer im Dauerbetrieb laufenden Pumpe somit etwa 80% der elektrischen Energie eingespart werden. Darüber 'hinaus wird auch der Wärmeverlust der Anlage selbst wesentlich reduziert, weil die Wassertemperatur nach dem Abstellen der Pumpe bis zum nächsten Schaltimpuls absinken wird.

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Die Steuerung zur Erzeugung der den Pumpenmotor schaltenden Impulse wird im wesentlichen und in an sich bekannter Weise als Impulsgenerator ausgebildet, dessen ausgangs- ': seitige Impulse hinsichtlich der Frequenz und/oder des Tastverhältnisses verändert werden können. Zweckmäßigerweise bilden die Steuerung und das Pumpenaggregat eine bauliche Einheit, so daß das Aggregat einschließlich der integrierten Steuerung wie jedes andere Pumpenaggregat einfach installiert werden kann.

Schließlich besteht noch die Möglichkeit, dieses Pumpenaggregat mit einer Schaltuhr zu kombinieren, welche die erwähnte Steuerung bei Bedarf übersteuern kann, um das Pumpenaggregat während vorgegebener Zeiten, beispielsweise während der Nachtzeit, außer Betrieb zu halten= Auf diese Weise läßt sich weitere elektrische Energie und auch Wärmeenergie einsparen.

In der anliegenden Zeichnung ist ein Installationsschema für eine Brauchwasseranlage mit einer erfindungsgemäß geregelten Umwälzpumpe dargestellt.

Die Zulaufleitung 1 für kaltes Wasser aus der üblichen Wasserversorgung mündet in den Wärmetauscher 2, der sich in dem durch einen Brenner beheizten Kessel 3 befindet. An die Ablaufleitung 4 des Kessels sind bei diesem Ausfühfungsbeispiel drei Verbraucher 5 parallel angeschlossen. In Reihe hierzu liegt die Umwälzpumpe 6, die über die Leitung 7 und das Rückschlagventil 8 das Wasser im Kreislauf wieder in die Leitung

drückt.

Die Steuerung 9 erzeugt die elektrischen SchaItimpulse zum Ein- und Ausschalten des Motors der Pumpe 6. Wie schon erwähnt wurde, sollten die Steuerung 9 und das Pumpenaggregat 6 eine bauliche Einheit bilden, was durch den gestrichelt dargestellten und die Teile 6 und 9 umfassenden Kasten 10 angedeutet ist. Für die Anordnung der Steuerung 9 im oder am Pumpenaggregat 6 stehen verschiedene Möglichkeiten offen. So könnte die Steuerung 9 beispielsweise im ohnehin vorhandenen Klemmenkasten des Pumpenaggregates untergebracht und in die elektrischen Versorgungsleitungen für den Pumpenmotor geschaltet sein. In diesem Fall würde also die Steuerung den elektrischen Strom für die Motorwicklungen periodisch ein- und ausschalten. Andererseits besteht natürlich auch die Möglichkeit, daß die Steuerung 9 als Leistungsgenerator die Schaltimpulse erzeugt und daß die Motorwicklungen dann direkt mit diesen Schaltimpulsen versorgt werden.

Claims

Patentanwälte

Dr. Hugo Wilcken

Dipl,lng. Thomas Wilcken

Vusterbahn 1 · 2400 Lübeck 1

Anmelder: Grundfos A/S

Oestre Ring Vej 7-11
DK - 8850 Bjerringbro

Patentansprüche

f1 .JBrauchwasseranlage mit einem Umwälzpumpenaggregat (6), dessen zeitlicher Betrieb mit einer Steuerung (9,11) regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenaggregat (6) unabhängig von Betriebsparametern der Anlage impulsweise im Ein/Ausschaltbetrieb gefahren wird und daß die Frequenz und/oder das Tastverhältnis der das Pumpenaggregat ein- und auschaltenden Schaltimpulse veränderbar ist.

2„ Brauchwasseranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (9) das Pumpenaggregat (6) zwei bis zwanzig mal, vorzugsweise vier bis sechs;jtiäl, pro Stunde einschaltet, um während der Dauer jedes Schaltimpulses das Wasservolumen der Anlage zumindest ein mal umzuwälzen.

3. Brauchwasseranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastverhältnis der Schaltimpulse in der Größenordnung von 0,05 bis 0,5 "liegt.

4. Brauchwasseranlage nach einem der Ansprüche 3 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (9) und das Pum-

penaggregat (6) eine bauliche Einheit bilden.

5. Brauchwasseranlage nach einem der_,j?Vh'sprüche 1 bisJ4", gekennzeichnet durch die an sich bekannte Kombination des Pumpenaggregates C6) mit einer Schaltuhr (11), welche die Steuerung (9) übersteuert, um das Pumpenaggregat (6) während vorgegebener Zeiten außer Betrieb zu halten.