EP0038318A1 - Regelvorrichtung zur Regelung der Erwärmung von Brauchwasser für einen Speicherbehälter - Google Patents

Regelvorrichtung zur Regelung der Erwärmung von Brauchwasser für einen Speicherbehälter Download PDF

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EP0038318A1
EP0038318A1 EP81890059A EP81890059A EP0038318A1 EP 0038318 A1 EP0038318 A1 EP 0038318A1 EP 81890059 A EP81890059 A EP 81890059A EP 81890059 A EP81890059 A EP 81890059A EP 0038318 A1 EP0038318 A1 EP 0038318A1
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EP
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thermostat
water
heat exchanger
secondary circuit
temperature
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EP0038318B2 (de
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Ferdinand Hartmann
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02—Domestic hot-water supply systems using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1066—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water

Definitions

  • the invention relates to a control device for controlling the heating of process water for a storage tank using a separately arranged heat exchanger equipped with a primary and a secondary circuit, the water to be heated being removed in the secondary circuit from the bottom of the storage tank and by a thermostatically controlled charging pump via the heat exchanger in heated state is returned on the cover side.
  • a heat exchanger is attached to the inside, for example, in the lower half of a cylindrical, upright, and with appropriate thermal insulation storage tank, which is charged with the heating circuit - usually a central heating system.
  • the heating medium coming from the central heating boiler for example, emits part of the heat it contains to the water in the storage tank, which, due to convection, heats up evenly.
  • the higher the temperature of the water in the tank rises the higher the temperature of the water flowing back from the heat exchanger.
  • the arrangement is essentially the same as that described above, in which case the heat exchanger is connected to the heating circuit of the solar system.
  • a storage with a separate heat exchanger is known from DT-OS 25 08 135, which is connected on the primary side to a heating system.
  • a thermostatically controlled pump is provided on the secondary side, which takes the water to be heated from the storage tank at the bottom, passes it through the heat exchanger, and returns it to the storage tank at the top.
  • an electrical heater is provided in the heat exchanger, which enables additional heat supply and thus a certain adaptation to fluctuating operating conditions.
  • a combination of such a heat exchanger with a heat pump requires the use of expensive electrical energy and can therefore not be considered for economic reasons.
  • the aim of the invention is therefore to provide a control device of simple construction of the type specified at the outset, with intermittent operation of the heat pump to be avoided when using a heat pump.
  • a first thermostat is arranged in the store, preferably in the area of the center of the store and a second thermostat in the area between the cold water zone at the bottom of the store tank and the entry point of the secondary circuit into the heat exchanger, the first thermostat the charge pump turns on for charging, and the second thermostat turns off the charge pump to complete the charging, and wherein the first thermostat is closed at a predetermined lower hot water temperature and the second thermostat is open at a predetermined upper hot water temperature.
  • the primary circuit preferably contains a heat pump, the heat exchanger's heat transfer performance being matched to the heat pump in such a way that the maximum amount of heat given off is transferred to the process water at the highest temperature.
  • This secondary circuit is additionally preferably equipped with a throttle valve for setting or regulating the flow rate and a thermal flow preventer.
  • the control device ensures, in conjunction with the coordinated heat transfer capacity of the heat exchanger and the flow rate of the secondary circuit set by means of the throttle valve, that the temperature of the cold service water drawn at the lowest possible point is increased to the maximum possible final temperature with a maximum of one pass of the service water to be heated.
  • the memory is loaded from above and the interface between hot and cold process water migrates downwards until the storage tank has finished charging. There is therefore no undesired mixing of hot and cold water, as is the case with conventional turbulence due to convection.
  • the pressure-resistant storage container is denoted by 1 and preferably has the shape of a standing cylinder with a curved bottom 2 and a likewise curved lid 3.
  • a cold water supply pipe 4 leads into the bottom 2, the inner end of which lies opposite a baffle plate 5.
  • a distributor plate 7 is also located in the upper part of the storage container 1, near the cover 3.
  • the secondary circuit is constructed by the pipe sections 8a, 8b and 8c.
  • the pipe section 8a comes from the heat exchanger, generally designated 9, and opens into the cover 3.
  • the pipe section 8b extends from the bottom 2 to a charge pump 10, an adjustable throttle valve 11 and a thermal flow preventer 12, which prevents circulation without the charge pump running.
  • the pipe section 8c leads from the thermal flow preventer 12 back to the heat exchanger 9.
  • the thermostats T1 and T2 are provided for the control in the secondary circuit, the thermostat T1 are arranged approximately in the middle of the memory 1 and the thermostat T2 at the entry of the pipe section 8c into the heat exchanger 9.
  • the primary circuit consists of a heat pump 13, a circulating pump 14, a priority valve (electromagnetically operable three-way valve) 15 which, in the application case shown, supplies the heater 16 outside the charging time of the water heater. Furthermore, the thermostat T3 is arranged in the primary circuit, specifically at the entry point of the primary circuit medium into the heat exchanger 9.
  • a switching device is designated 17 and contains a relay with a coil 18 and with contacts 19, 20a and 20b open in the idle state.
  • the coil 18 is in series with the contacts of the thermostats T1 and T2, which are also in series, at a supply voltage (for example mains voltage). If the temperature of the hot water in the storage tank 1 is sufficiently high, the contact of the thermostat T1 is open. The contact of the thermostat T2 is closed because cold service water is present in the secondary circuit from the bottom of the storage tank. If hot service water is withdrawn via the discharge line 6, cold water flows in via the feed pipe 4 ′.
  • the contact of the thermostat T1 closes and thus closes the circuit for the coil 18, so that the contacts 19, 20a and 20b close.
  • the contact 19 serves as a self-holding contact, that is, it bridges the contact of the thermostat Tl.
  • the electromagnetically actuated priority valve 15 is directly connected, and on the other hand, the charging pump 10 is connected to the supply voltage via the contact of the thermostat T3.
  • the contact of the thermostat T3 is open below a predetermined temperature of the primary circuit medium, ie the charge pump only starts to work until Thermostat T3 the flow temperature has been reached.
  • the heat transfer capacity of the heat exchanger 9 and the flow rate of the secondary circuit set by means of a throttle valve 11 now ensure a temperature increase in the cold service water drawn off at the lowest possible point and a temperature increase to the maximum possible final temperature with a maximum of one pass of the service water to be heated.
  • the memory 1 is loaded from above and the separating layer between hot and cold process water moves downwards until the charging of the memory 1 has ended and the thermostat T2 thus the priority valve 15 is switched back to heating mode.
  • the thermostat T1 also switches on the heat pump 13 and switches on the primary circuit. After the maximum flow temperature has been reached, the thermostat T3 switches on the charge pump 10 again, thereby ensuring that the secondary circuit is only put into operation when the primary circuit is fully powered.
  • the thermostat T1 can be arranged at any height of the storage container; the desired discharge state of the storage device is usually decisive for its position until the heating process begins.
  • the heat pump can only be used for the preparation of waste water or the intermediate circuit or coolant can flow through the primary circuit.
  • the thermostat T3 can be replaced by a timing relay, ie the charging pump is switched on after the contacts 20a, 20b are closed after a predetermined time interval.
  • a central heating boiler or a solar system can also be used instead of a heat pump to supply energy. Guaranteed with these heating systems too the constant heat transfer performance during the entire charging process ensures a constant high efficiency of the system.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the flow rate of the secondary circuit of the heat exchanger is controlled as a function of the outlet temperature of the water from the heat exchanger.
  • a device for this purpose contains in the secondary circuit an actuator for regulating the flow rate, which is regulated as a function of the outlet temperature of the water from the heat exchanger determined by means of an additional temperature sensor (FIGS. 2 and 3).
  • the regulation of the flow rate can be continuous or discontinuous, i.e. for example as a time control.
  • An additional thermostat T4 is arranged when the secondary circuit emerges from the heat exchanger 9.
  • Fig. 3 shows the application of the invention in the combination of a heat pump 13 with a memory 1 for the production of hot water and a memory 1 'for heating water production, the elements associated with the memory 1' having the same reference numerals as for the memory 1, but with Apostrophe (') are provided.
  • a further contact 20c is provided in the relay of the control device 17, which interrupts the circuit for starting the charge pump 10 'as soon as the coil 18 of the relay is energized, so that the circuit for the production of hot water is primarily operated.
  • the function of this arrangement is otherwise the same as that of the previous embodiment, so that its description is unnecessary.
  • the bypassing of the first throttle valve 11, 11 'in the secondary circuit by the solenoid valve 21, 21' or the combination of the solenoid valve 21, 21 'with the second throttle valve 22, 22' causes one Increasing the flow rate of the water through the heat exchangers 9, 9 ', so that an increased supply of heat from the heat pump causes the thermostats T4 or T4' to be switched on and can advantageously be used for faster filling of the store.
  • the actuator for regulating the flow rate can also be designed according to the invention as a continuously adjustable valve, which is adjustable, for example, by means of a servomotor and also as a function of the water temperature at the exit point of the secondary circuit from the heat exchanger; whereby the voltage corresponding to the temperature (actual value) measured by means of a thermocouple, for example, amplifies and with a selectable setpoint is compared, the differential voltage between the setpoint and actual value being supplied to the servomotor via a power amplifier.
  • the drive motor for the charge pump 10, 10 ' can also be controlled, ie act as an actuator, the flow rate being adapted to the respective heat supply by changing the number of revolutions as a function of the above differential voltage.
  • the drive motor is connected to the output of the power amplifier.

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Abstract

Eine Regelvorrichtung für einen Speicherbehälter (1) mit einem Primär- und einem Sekundärkreislauf ausgestattetem Wärmetauscher (9), welcher getrennt vom Speicherbehälter (1) angeordnet ist, wobei das zu erwärmende Wasser im Sekundärkreislauf dem Speicherbehälter (1) bodenseitig entnommen und durch eine thermostatgesteuerte Ladepumpe (10) über den Wärmetauscher (9) in erwärmtem Zustand deckelseitig rückgeführt wird.
Die Regelvorrichtung umfaßt im wesentlichen einen vorzugsweise im Bereich der Mitte des Speichers (1) angeordneten ersten Thermostaten (T1), sowie einen zweiten Thermostaten (T2), welcher im Bereich zwischen der Kaltwasserzone am Boden des Speichers (1) und der Entrittsstelle des Sekundärkreislaufes in den Wärmetauscher (9) angeordnet ist, wobei der erste Thermostat (T1) die Ladepumpe (10) für den Ladevorgang einschaltet, und der zweite Thermostat (T2) die Ladepumpe zur Beendigung des Ladevorgangs ausschaltet, und wobei der erste Thermostat (T1) bei einer vorbestimmten unteren Brauchwassertemperatur geschlossen ist, und der zweite Thermostat bei einer vorbestimmten oberen Brauchwassertemperatur geöffnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung zur Regelung der Erwärmung von Brauchwasser für einen Speicherbehälter unter Verwendung eines mit einem Primär- und einem Sekundärkreislauf ausgestatteten, getrennt angeordneten Wärmetauschers, wobei das zu erwärmende Wasser im Sekundärkreislauf dem Speicherbehälter bodenseitig entnommen und durch eine thermostatgesteuerte Ladepumpe über den Wärmetauscher in erwärmtem Zustand deckelseitig rückgeführt wird.
  • Bei üblichen Brauchwasserbereitern ist innen etwa in der unteren Hälfte eines z.B. zylindrischen, stehenden und mit entsprechender Wärmeisolierung versehenen Speicherbehälters ein Wärmetauscher angebracht, der mit dem Heizkreislauf - meistens einer Zentralheizungsanlage - beaufschlagt wird. Bei derartigen Anlagen gibt das z.B. vom Zentralheizungskessel kommende Heizmedium einen Teil der in ihm enthaltenen Wärmemenge an das im Speicherbehälter befindliche Wasser ab, welches sich, bedingt durch die Konvektion, gleichmäßig erwärmt. Je höher aber dabei die Temperatur des Wassers im Behälter ansteigt, desto höher wird auch die Temperatur des vom Wärmetauscher zurückfließenden Wassers. Das bedeutet aber, daß der Temperaturunterschied zwischen dem Inhalt des Speicherbehälters und dem z.B. vom Heizkessel kommenden Wassers ("Vorlauf") geringer wird und demzufolge immer weniger Wärme in das Brauchwasser abgegeben wird; die Leistung bzw. der Wirkungsgrad des Wärmetauschers sinken daher mit zunehmender Temperatur des Brauchwassers ab.
  • Bei einer Brauchwasserbereitung mittels Sonnenenergie ist die Anordnung im wesentlichen gleich der oben beschriebenen, wobei in diesem Fall der Wärmetauscher mit dem Heizkreislauf der Solaranlage verbunden ist.
  • Dieser oben beschriebene, bei zunehmender Temperatur des Brauchwassers sinkende Wirkungsgrad des Wärmetauschers führt bei Anwendung von Wärmepumpen zur Brauchwasserbereitung zu Problemen, weil die Wärmepumpe nur eine geringe Leistungsbreite hat und bei sinkender Leistungsabgabe abschaltet. Dies hat zur Folge, daß mit zunehmender Temperatur des Brauchwassers die Einschaltdauer der Pumpe abnimmt und diese intermittierend zu arbeiten beginnt. Bedingt durch die notwendigen Abkühlzeiten bis zur Wiedereinschaltung der Wärmepumpe wird der Zeitraum bis zur kompletten Erwärmung des Brauchwasserbereiters entsprechend vergrößert bzw. die maximal mögliche Temperatur erreicht.
  • Andererseits ist aus der DT-OS 25 08 135 ein Speicher mit einem getrennten Wärmetauscher bekannt, welcher primärseitig an eine Heizungsanlage angeschlossenEt. Sekundärseitig ist eine thermostatgesteuerte Pumpe vorgesehen, welche das zu erwärmende Wasser dem Speicher unten entnimmt, durch den Wärmetauscher leitet, und dem Speicher oben zurückführt. Als kennzeichnendes Merkmal ist im Wärmetauscher ein elektrisches Heizgerät vorgesehen, welches eine zusätzliche Wärmezufuhr und damit eine gewisse Anpassung an schwankende Betriebsverhältnisse ermöglicht. Eine Kombination eines solchen Wärmetauschers mit einer Wärmepumpe erfordert den Einsatz kostspieliger elektrischer Energie und kann daher aus wirtschaftlichen Erwägungen nicht in Betracht gezogen werden.
  • Ziel der Erfindung ist es daher, eine im Aufbau einfache Regelvorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, wobei bei der Anwendung einer Wärmepumpe ein intermittierendes Arbeiten der Wärmepumpe vermieden werden soll.
  • Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß ein erster Thermostat im Speicher, vorzugsweise im Bereich der Mitte des Speichers und ein zweiter Thermostat im Bereich zwischen der Kaltwasserzone am Boden des Speicherbehälters und der Eintrittsstelle des Sekundärkreislaufes in den Wärmetauscher angeordnet sind, wobei der erste Thermostat die Ladepumpe für den Ladevorgang einschaltet, und der zweite Thermostat die Ladepumpe zur Beendigung des Ladevorgangs ausschaltet, und wobei der erste Thermostat bei einer vorbestimmten unteren Brauchwassertemperatur geschlossen ist, und der zweite Thermostat bei einer vorbestimmten oberen Brauchwassertemperatur geöffnet ist.
  • Der Primärkreislauf enthält vorzugsweise eine Wärmepumpe, wobei der Wärmetauscher in seiner Wärmeübertragungsleistung mit der Wärmepumpe derart abgestimmt ist, daß die maximal abgegebene Wärmemenge mit höchster Temperatur auf das Brauchwasser übertragen wird. Dieser Sekundärkreislauf ist zusätzlich vorzugsweise mit einem Drosselventil zur Einstellung bzw. Regulierung der Durchflußmenge und einem Thermoflußverhinderer ausgerüstet.
  • Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung gewährleistet.nun im Verein mit der abgestimmten Wärmeübertragungsleistung des Wärmetauschers und der mittels des Drosselventils eingestellte Fördermenge des Sekundärkreislaufes eine Temperaturerhöhung des an der tiefstmöglichen Stelle entnommenen kalten Brauchwassers auf die maximal mögliche Endtemperatur bei höchstens einmaligem Durchlauf des zu erwärmenden Brauchwassers. Der Speicher wird von oben geladen und die Trennschichte zwischen warmmund kalten Brauchwasser wandert nach unten, bis die Ladung des Speichers beendet ist. Es kommt daher zu keiner unerwünschten Vermischung von warmen und kalten Wasser, wie dies durch die Konvektion bedingte Turbulenz bei herkömmlichen Speichern der Fall ist.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen
    • Figur 1 eine schematische Darstellung eines Beispiels der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung für eine Speicher mit' einem getrennten Wärmetauscher, welcher primärseitig an eine Wärmepumpe angeschlossen ist,
    • Figur 2 ein weiteres Beispiel einer Variante des Beispiels nach Figur 1, und
    • Figur 3 ein Beispiel nach Figur 2 für zwei Speicher.
  • In Fig. 1 ist der druckfeste Speicherbehälter mit 1 bezeichnet und hat vorzugsweise die Form eines stehenden Zylinders mit gewölbtem Boden 2 und ebenso gewölbtem Deckel 3.
  • In den Boden 2 führt ein Kaltwasser-Zuführrohr 4, dessen innerem Ende ein Prallblech 5 gegenüberliegt. Im Deckel 3 befindet sich die Entnahmeleitung 6 für das Brauchwasser. Auch im Oberteil des Speicherbehälters 1, nahe dem Deckel 3, befindet sich ein Verteilerblech 7. Der Sekundärkreislauf ist durch die Rohrstücke 8a, 8b und 8c aufgebaut. Das Rohrstück 8a kommt von dem allgemein mit 9 bezeichneten Wärmetauscher und mündet in den Deckel 3. Das Rohrstück 8b geht vom Boden 2 aus zu einer.Ladepumpe 10, einem einstellbaren Drosselventil 11 und einem Thermoflußverhinderer 12, der eine Zirkulation ohne Lauf der Ladepumpe verhindert. Das Rohrstück 8c führt vom Thermoflußverhinderer 12 zum Wärmeaustauscher 9 zurück. Für die Regelung sind im Sekundärkreislauf die Thermostate Tl und T2 vorgesehen, wobei der Thermostat T1 etwa mittig am Speicher 1 und der Thermostat T2 beim Eintritt des Rohrstückes 8c in den Wärmeaostaoscher 9 angeordnet sind.
  • Der Primärkreislauf besteht aus einer Wärmepumpe 13, einer Umwälzpumpe 14, einem Vorrangventil (elektromagnetisch betätigbares Dreiwegventil) 15, welches im dargestellten Anwendungsfalle die Heizung 16 außerhalb der Ladezeit des Brauchwasserbereiters versorgt. Ferner ist im Primärkreislauf der Thermostat T3 angeordnet, und zwar bei der Eintrittsstelle des Primärkreislaufmediums in den Wärmeaustauscher 9.
  • Die Regelung dieses Systems erfolgt auf folgende Art: Eine Schalteinrichtung ist mit 17 bezeichnet und enthält ein Relais mit einer Spule 18 und mit im Ruhezustand offenen Kontakten 19, 20a und 20b. Die Spule 18 liegt in Serie mit den Kontakten der ebenfalls in Serie liegenden Thermostate Tl und T2 an einer Versorgungsspannung (z.B. Netzspannung). Ist die Temperatur des Brauchwassers im Speicher 1 genügend hoch, so ist der Kontakt des Thermostates T1 offen. Der Kontakt des Thermostates T2 ist geschlossen, da kaltes Brauchwasser im Sekundärkreislauf von der Bodenseite des Speichers her ansteht. Wird warmes Brauchwasser über die Entnahmeleitung 6 entnommen, so fließt kaltes Wasser über das Zuführrohr 4'zu. Sobald die Temperatur an der Stelle des Thermostates Tl einen vorbestimmten Wert unterschreitet, schließt der Kontakt des Thermostates Tl und schließt damit den Stromkreis für die Spule 18, sodaß die Kontakte 19, 20a und 20b schließen. Der Kontakt 19 dient als Selbsthaltekontakt, d.h. er überbrückt den Kontakt des Thermostaten Tl. Durch die geschlossenen Kontakte 20a und 20b werden einerseits das elektromagnetisch betätigte Vorrangventil 15 direkt, und andererseits die Ladepumpe 10 über den Kontakt des Thermostaten T3 an die Versorgunssspannung gelegt. Der Kontakt des Thermostaten T3 ist unterhalb einer vorbestimmten Temperatur des Primärkreislaufmediums geöffnet, d.h. die Ladepumpe beginnt erst dann zu arbeiten, bis beim Thermostat T3 die Vorlauftemperatur erreicht ist.
  • Die Wärmeübertragungsleistung des Wärmetauschers 9 und die mittels Drosselventil 11 eingestellte Fördermenge des Sekundärkreislaufes gewährleisten nun eine Temperaturerhöhung des an der tiefstmöglichen Stelle entnommenen kalten Brauchwassers und eine Temperaturerhöhung auf die maximal mögliche Endtemperatur bei höchstens einmaligem Durchlauf des zu erwärmenden Brauchwassers. Der Speicher 1 wird von oben geladen und die Trennschicht zwischen warmen und kalten Brauchwasser wandert nach unten, bis die Ladung des Speichers 1 beendet ist und der Thermostat T2 .den Stromkreis für die Spule 18 unterbricht, sodaß die Kontakte 19, 20a und 20b unterbrechen und somit das Vorrangventil 15 wieder auf Heizbetrieb umgestellt wird.
  • Ist die Heizung 16 nicht in Betrieb, dann schaltet außer den oben beschriebenen Schaltvorgängen der Thermostat Tl zusätzlich die Wärmepumpe 13 ein und den Primärkreislauf zu. Nach Erreichung der maximalen Vorlauftemperatur schaltet der Thermostat T3 wieder die Ladepumpe 10 ein, womit sichergestellt ist, daß der Sekundärkreislauf erst bei voller Leistungsabgabe des Primärkreislaufes in Betrieb gesetzt wird. Der Thermostat T1 kann in beliebiger Höhe des Speicherbehälters angeordnet sein, bestimmend für seine Lage ist normalerweise der gewünschte Entladungszustand des Speichers bis zum Einsetzen des Aufheizvorganges.
  • Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen möglich, z.B. kann die Wärmepumpe nur zur Brachwasserbereitung eingesetzt sein oder kann der Primärkreislauf von einem Zwischenmedium oder Kühlmittel durchströmt sein. Auch bei der Regelung sind andere Elemente gleicher Wirkung möglich, so kann z.B. der Thermostat T3 durch ein Zeitrelais ersetzt werden, d.h. die Ladepumpe wird nach dem Schließen der Kontakte 20a, 20b um ein vorbestimmtes Zeitintervall verzögert eingeschaltet.
  • Selbstverständlich kann statt einer Wärmepumpe zur Energiezufuhr z.B. auch ein Zentralheizungskessel oder eine Solaranlage eingesetzt werden. Auch bei diesen Heizsystemen gewährleistet
    Figure imgb0001
    die während des ganzen Ladevorganges konstante Wärmeübertragungsleistung einen gleichbleibenden hohen Wirkungsgrad der Anlage.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Durchflußmenge des Sekundärkreislaufes des Wärmetauschers in Abhängigkeit von der Austrittstemperatur des Wassers aus dem Wärmetauscher geregelt wird.
  • Eine Vorrichtung hiefür enthält im Sekundärkreislauf ein Stellglied zur Regelung der Durchflußmenge, welches in Abhängigkeit von der mittels eines zusätzlichen Temperaturfühlers festgestellten Austrittstemperatur des Wassers aus dem Wärmetauscher geregelt ist (Fig. 2 und 3).
  • Die Regelung der Durchflußmenge kann stetig oder unstetig, d.h. beispielsweise als Zeitpunktregelung erfolgen.
  • In Fig. 2 und 3 sind die zur Fig. 1 gleichen Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodaß sich deren Beschreibung erübrigt. Wie beim Beispiel nach Fig. 1 geht das Rohrstück 8b vom Boden 2 aus zu einer Ladepumpe 10, einem einstellbaren Drosselventil 11. Parallel zum Drosselventil 11 liegt ein Magnetventil 21 in Serie mit einem weiteren Drosselventil 22, Das Rohrstück 8c-führt vom Drosselventil 11 zum Wärmeaustauscher 9 zurück.
  • Ein zusätzlicher Thermostat T4 ist beim Austritt des Sekundärkreislaufes aus dem Wärmetauscher 9 angeordnet.
  • Die Regelung gemäß dem Beispiel nach Fig. 2 erfolgt auf folgende Weise:
    • Ist die Temperatur des Brauchwassers in Speicher 1 genügend hoch, so ist der Kontakt des Thermostates T1 offen. Der Kontakt des Thermostates T2 ist geschlossen, da kaltes Brauchwasser von der Bodenseite des Speichers her ansteht. Wird warmes Brauchwasser über die Entnahmeleitung 6 entnommen, so fließt kaltes Wasser über das Zuführrohr 4 zu. Sobald die Temperatur an der Stelle des-Thermostates T1 einen vorbestimmten Wert unterschreitet, schließt der Kontakt des Thermostates T1 und schließt damit den Stromkreis für die Spule 18, sodaß die Kontakte 19, 20a und 20b schließen. Der Kontakt 19 dient als Selbsthaltekontakt, d.h. er überbrückt den Kontakt des Thermostaten Tl. Durch die geschlossenen Kontakte 20a und 20b werden einerseits das elektromagnetisch betätigte Vorrangventil 15 direkt und andererseits über den Kontakt des Thermostaten T3 die Ladepumpe, sowie das Magnetventil 21 über den Kontakt des Thermostaten T4 an die Versorgungsspannung gelegt. Der Kontakt des Thermostaten T3 ist unterhalb einer vorbestimmten Temperatur des Primärkreislaufmediums geöffnet, d.h. die Ladepumpe beginnt erst dann zu arbeiten, bis bein Thermostat T3 die Vorlauftemperatur erreicht ist. Der Kontakt des Thermostaten T4 ist oberhalb einer vorbestimmten Temperatur von vorzugsweise 50°C geschlossen, sodaß das Magnetventil 21 geöffnet ist und die Durchflußmenge ein Maximum ist. Sinkt die Temperatur beim Thermostaten T4, so öffnet der Kontakt des Thermostaten T4 bedingt durch dessen Hysterese bei ca. 45°C und das Magnetventil 21 schließt, sodaß die Durchflußmenge ein Minimum ist. Die maximale bzw. minimale Durchflußmenge wird durch die Drosselventile 11 bzw. 22 festgelegt und gewährleisten nun eine Temperaturerhöhung des an der tiefstmöglichen Stelle entnommenen kalten Brauchwassers und eine Temperaturerhöhung auf die maximale Endtemperatur bei höchstens einmaligem Durchlauf des zu erwärmenden Brauchwassers.-Der Speicher 1 wird von oben geladen und die Trennschichte zwischen warmen und kaltem Brauchwasser wandert nach unten, bis die Ladung des Speichers 1 beendet ist und der Thermostat T2 den Stromkreis für die Spule 18 unterbricht, sodaß die Kontakte 19, 20a und 20b unterbrechen und somit das Vorrangsventil 15 wieder auf Heizbetrieb umgestellt wird.
  • Die Fig. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei der Kombination einer Wärmepumpe 13 mit einem Speicher 1 für die Brauchwassererzeugung und einem Speicher 1' für die Heizwassererzeugung, wobei die dem Speicher 1' zugeordneten Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie beim Speicher 1, jedoch mit Apostroph (') versehen sind. In diesem Falle ist ein weiterer Kontakt 20c im Relais der Regeleinrichtung 17 vorgesehen, welcher den Stromkreis zur Inbetriebsetzung der Ladepumpe 10' unterbricht, sobald die Spule 18 des Relais erregt.wird, sodaß der Kreis zur Brauchwassererzeugung vorrangig betrieben wird. Die Funktion dieser Anordnung gleicht ansonsten jener des vorherigen Ausführungsbeispiels, sodaß sich deren Beschreibung erübrigt.
  • In beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 3 bewirkt die überbrückung (Bypass) des im Sekundärkreislauf liegenden ersten Drosselventils 11, 11' durch das Magnetventil 21, 21' oder der Kombination Magnetventil 21, 21' mit dem zweiten Drosselventil 22, 22' eine Erhöhung der Durchflußmenge des Wassers durch die Wärmeaustauscher 9, 9', sodaß ein erhöhtes Wärmeangebot der Wärmepumpe ein Einschalten des Thermostaten T4 bzw. T4' bewirkt und in vorteilhafter Weise zur rascheren Füllung des Speichers genützt werden kann.
  • Das Stellglied zur Regelung der Durchflußmenge kann erfindungsgemäß auch als stetig verstellbares Ventil ausgebildet sein, welches z.B. durch eihen Stellmotor verstellbar ist und zwar ebenfalls in Abhängigkeit von der Wassertemperatur an der Austrittsstelle des Sekundärkreislaufes aus dem Wärmeaustauscher; wobei die z.B. mittels eines Thermoelementes gemessene, der Temperatur entsprechende Spannung (Istwert) verstärkt und mit einem wählbaren Sollwert verglichen wird, wobei die Differenzspannung zwischen Soll- und Istwert über einen Endverstärker dem Stellmotor zugeführt wird. Mit einem derartigen Regelkreis kann auch der Antriebsmotor für die Ladepumpe 10, 10' geregelt werden, d.h. als Stellglied wirken, wobei durch Änderung der Umdrehungszahl in Abhängigkeit von der obigen Differenzspannung die Durchflußmenge dem jeweiligen Wärmeangebot angepaßt wird. In diesem Fall ist der Antriebsmotor an den Ausgang des Endverstärkers angeschlossen.

Claims (11)

1. Regelvorrichtung zur Regelung der Erwärmung von Brauchwasser für einen Speicherbehälter unter Verwendung eines mit einem Primär- und einem Sekundärkreislauf ausgestatteten, getrennt angeordneten Wärmetauschers, wobei das zu erwärmende Wasser im Sekundärkreislauf dem Speicherbehälter bodenseitig entnommen und durch eine thermostatgesteuerte Ladepumpe über den Wärmetauscher in erwärmtem Zustand deckelseitig rückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Thermostat (Tl) im Speicher (1), vorzugsweise im Bereich der Mitte des Speichers und ein zweiter Thermostat (T2) im Bereich zwischen der Kaltwasserzone am Boden des Speicherbehälters (1) und der Eintrittsstelle des Sekundärkreislaufes in den Wärmetauscher (9) angeordnet sind, wobei der erste Thermostat (T1) die Ladepumpe (10) für den Ladevorgang einschaltet, und der zweite Thermostat (T2) die Ladepumpe zur Beendigung des Ladevorgangs ausschaltet, und wobei der erste Thermostat (T1) bei einr vorbestimmten unteren Brauchwassertemperatur geschlossen ist, und der zweite Thermostat (T2) bei einer vorbestimmten oberen Brauchwassertemperatur geöffnet ist.
2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Thermostat (T3) beim Eintritt des Primärkreislaufes in den Wärmetauscher (9) angeordnet ist, welcher in Serie mit dem Stromkreis für die Ladepumpe (10) geschaltet ist und dadurch der Einschaltvorgang für die Ladepumpe (10) durch den ersten Thermostaten (T1) ermöglicht, wobei der dritte Thermostat (T3) bei einer vorbestimmten oberen Temperatur des Primärkreislaufmediums geschlossen ist.
3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Primärkreislauf des Wärmetauschers (9) in an sich bekannter Weise ein Dreiwegventil (15) angeordnet ist, welches beim Ladevorgang durch den ersten und zweiten Thermostat (T1, T2) zu- bzw. abgeschaltet wird.
4. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Sekundärkreislauf in Serie mit der Ladepumpe (10) ein einstellbares Drosselventil (11) vorgesehen ist, wobei die Durchflußmenge im Sekundärkreislauf in Abhängigkeit von der Wärmeübertragungsleistung des Wärmetauschers (9) durch das Drosselventil so eingestellt bzw. reguliert ist, daß eine maximale mögliche Endtemperatur des zu erwärmenden Wassers bei der einmaligen Umwälzung gewährleistet ist.
5. Regelvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Sekundärkreislauf ein Stellglied zur Regelung der Durchflußmenge vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit von der, mittels eines Temperaturfühlers festgestellten Austrittstemperatur des Wassers aus dem Wärmetauscher (9) geregelt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das-Stellglied ein Magnetventil (21) umfaßt, welches parallel zu einem ersten Drosselventil (11) im Sekundärkreislauf liegt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Drosselventil (22) in Serie mit dem Magnetventil (21) liegt.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperaturfühler ein Thermostat (T4) an der Austrittsstelle des Sekundärkreislaufes beim Wärmeaustauscher (9) vorgesehen ist, welcher oberhalb einer vorbestimmten Wassertemperatur von vorzugsweise 50°C geschlossen ist und dadurch das Magnetventil (21) öffnet, wenn die Ladepumpe in Betrieb gesetzt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied als stetig verstellbares Ventil ausgebildet ist.
0. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnete daß das stetig verstellbare Ventil vorzugsweise durch einen Stellmotor verstellbar ist, wobei ein Thermoelement als Thermofühler vorgesehen ist, dessen Spannung verstärkt und als Istwert mit einem wahlbaren Sollwert verglichen wird, wobei die Differenz zwischen Soll- und Istwert über einem Endverstärker dem Stellmotor für das stetig verstellbare Ventil zugeführt ist.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladepumpe (10, 10') 10 als Stellglied vorgesehen ist, wobei der Antriebsmotor der Ladepumpe an den Ausgang des Endverstärkers angeschlossen ist.
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