EP1764561A1 - Method for operating a thermal energy producing installation - Google Patents

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Publication number
EP1764561A1
EP1764561A1 EP05020295A EP05020295A EP1764561A1 EP 1764561 A1 EP1764561 A1 EP 1764561A1 EP 05020295 A EP05020295 A EP 05020295A EP 05020295 A EP05020295 A EP 05020295A EP 1764561 A1 EP1764561 A1 EP 1764561A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heater
hot water
water tank
temperature
buffer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05020295A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Kramer
Bram Peters
Georg Van De Braak
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RWE Fuel Cells GmbH
Original Assignee
RWE Fuel Cells GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RWE Fuel Cells GmbH filed Critical RWE Fuel Cells GmbH
Priority to EP05020295A priority Critical patent/EP1764561A1/en
Publication of EP1764561A1 publication Critical patent/EP1764561A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • F24D11/004—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system with conventional supplementary heat source
    • 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
    • F24D18/00—Small-scale combined heat and power [CHP] generation systems specially adapted for domestic heating, space heating or domestic hot-water supply
    • 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
    • F24D2101/00—Electric generators of small-scale CHP systems
    • F24D2101/30—Fuel cells
    • 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
    • F24D2103/00—Thermal aspects of small-scale CHP systems
    • F24D2103/10—Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units
    • F24D2103/13—Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units characterised by their heat exchangers
    • 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
    • F24D2103/00—Thermal aspects of small-scale CHP systems
    • F24D2103/10—Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units
    • F24D2103/17—Storage tanks
    • 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
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a system for generating thermal energy with a first heater and at least a second heater, wherein the second heater is preferably designed as a heater that generates both thermal and electrical energy, wherein the system further comprises a buffer memory for thermal energy of the second heater and a water heater has, which is thermally coupled to the buffer memory and wherein the loading of the water heater takes place depending on at least one temperature value of at least one temperature sensor in the hot water tank directly by the operation of the first heater.
  • a method for operating a system for the simultaneous generation of electrical and thermal energy with a fuel cell heater is for example from DE 103 19 645 A1 known.
  • the system operated with the method described there comprises a stratified storage tank for storing thermal energy with at least one temperature sensor in the lower region of the stratified storage tank, a temperature sensor in the storage charging pipe and an additional heating appliance.
  • Layered storage for hot water is usually characterized by the fact that the temperature level decreases from top to bottom.
  • Process water stratified storage tanks are filled from below with cold process water. From the lower part of cooler water is removed, fed to a heater, heated there and fed back into the upper part of the memory. This creates a temperature stratification within the memory. The temperature within the hot water tank is often kept relatively high for hygienic reasons. In the DE 103 19 645 A1 is criticized that such a high temperature level would result in fuel cell systems that the fuel cell would have to be operated clocking, which should be avoided for reasons of reduced fuel cell life thereby.
  • Such a procedure is suitable when the fuel cell heater is used directly for loading a stratified storage tank.
  • a cyclic operation of the fuel cell system is to be avoided in such a case.
  • the fuel cell system should be operated with long runtimes, since the startup processes are causing wear.
  • long terms increase the fuel cell's economy.
  • a method for charging a memory of a heating system with a fuel cell heater in which the charge of the memory is started with full charging power of the burner.
  • the charging power is modulated accordingly, whereby a shutdown of the heater is avoided.
  • a fuel cell heater or another heater for generating thermal and / or electrical energy as an additional or second heater can also be decoupled by the use of a buffer memory within certain limits of the decrease in thermal energy.
  • the flow temperature of a buffer storage is not sufficient for the heating of drinking water, which should be kept at a temperature of about 60 ° C for the reasons mentioned above.
  • the heating water or drinking water must be reheated by a conventional heater to the required flow temperature. This is also a known procedure in so-called combined heat and power plants (combined heat and power) and solar systems.
  • the loading of the hot water tank in known systems of the type mentioned is usually carried out as a function of the temperature at a certain point in the hot water tank.
  • a temperature sensor provided for this purpose measures too low a temperature of the service water at its location in the store. Usually, the water above the sensor is still warm enough, and there is cold water below the sensor.
  • the heater detects a need for heat with this sensor. It generates warm heating water and pumps it through the heating coil. In order to achieve a good heat transfer, a flow of 10 to 20 liters per minute and a flow temperature of the heating water of up to 85 C is set. The return temperature increases during the heating of the process water up to 70 ° C. The heater completes a charge cycle when the temperature of the service water at the sensor is high enough.
  • the invention is therefore based on the object to improve a method of the type mentioned in that it is possible to use significantly more energy from the buffer tank for hot water.
  • the object is achieved according to the invention in that an additional loading of the hot water tank is done exclusively by coupling heat from the buffer memory, that the coupling takes place in the form of insects and that the insectszyklen be initiated regardless of the temperature measured at the temperature sensor.
  • heat is introduced from the buffer memory in the hot water tank before the heater detects a heat demand for the heating of service water with the help of the temperature sensor provided for this purpose. Since the cold water in the hot water tank is preheated by this, a charging cycle of the heater is shortened, if necessary, this is even avoided.
  • the flow of a heat exchanger in or on the hot water tank is fed by means of a variable speed pump from the buffer memory during an intermediate charging cycle, which is designed as Schumacherpuffer notes.
  • the control of the pump can be done, for example, depending on the temperature of the buffer storage flow and the buffer storage return.
  • the aim is to achieve the best possible heat transfer from the buffer storage flow to the water contained in the process water storage tank by means of a regulated volume flow.
  • the initiation of intermediate charging cycles can take place, for example, at predetermined time intervals.
  • the duration of an additional charge cycle or intermediate charge cycle depends on the supply and return temperatures of the buffer and on the current pump speed.
  • the initiation of intermediate charging cycles can also take place as a function of the demand for electrical energy of the object to be supplied (building), since an increase in electrical energy often correlates with the consumption of hot service water.
  • the second heater is designed as a fuel cell.
  • the first heater may be formed in a conventional manner as a gas or oil burner.
  • the hot water tank may have a heat exchanger, which is fed by both the flow of the heater and the flow of the buffer memory.
  • the hot water tank may be formed in a known manner as a layer memory.
  • a first heater which comprises a boiler operated with an oil or gas burner.
  • a designated 10 temperature sensor is provided.
  • the designated 11 heat exchanger return line opens into the heating water return 6.
  • the heating circuit described is conventional.
  • a second heater 12 is provided, which is formed in the described embodiment as a fuel cell. This can also be configured, for example, as a solar heater.
  • the second heater 12 loads a heating water buffer tank 13. With the pump 14, the water of the buffer tank 13 is circulated through the second heater 12.
  • the water temperature in the buffer return 16 may not exceed a predetermined maximum temperature when forming the second heater 12 as a fuel cell.
  • the system should now be operated so that the largest possible proportion of the energy of the buffer memory 13 is used to heat the hot water tank 8.
  • 17 heating water via the hydraulic switch 18, the Schumachervorlauf 2 and the heat exchanger supply line 7 can be fed from the buffer memory 13 in the heat exchanger 9 via the buffer memory drain.
  • the temperature in the heating water return 6 is detected by means of a temperature sensor 19, which would have to cause a shutdown of the second heater 12 via the control unit 20.
  • the temperature sensor 10 in the hot water tank 8 determines a need for heat energy, due to a cold water inflow at the service water inlet 21.
  • the temperature sensor 10 would be the control device 22nd of the boiler for starting the first heater for the purpose of initiating a charging cycle for the hot water tank 8 cause.
  • the method according to the invention now provides that between two charging cycles of the hot water tank 8 an intermediate charge of the hot water tank 8 via the buffer memory 13 takes place, before the temperature sensor 10 detects falling below a certain minimum temperature in the hot water tank.
  • the intermediate charge is caused by the control unit 20, which switches a changeover valve 23 and a speed-controlled pump 24.
  • About the speed-controlled pump 24 heating water is fed from the buffer memory drain 17 and the heat exchanger supply line 7 in the heat exchanger 9, wherein the water contained in the hot water tank 8 is loaded or preheated with the heat of the buffer memory 13. Because of this, the initiation of a charging cycle due to temperature drop across the temperature sensor 10 can be delayed or completely avoided.
  • the intermediate charging cycles can be carried out at fixed predetermined time intervals, alternatively, the initiation of intermediate charging cycles depending on the power requirements in the building.

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Abstract

The method involves carrying out loading of a processing water storage (8) depending on temperature value of a temperature sensor in the storage by operation of a heating device. Additional loading of the storage is carried out by injecting heat from a buffer storage (13). The injecting is carried out in the form of intermediate loading cycles that are triggered independent of the temperature measured at the sensor in the storage (8).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Erzeugung thermischer Energie mit einem ersten Heizgerät und wenigstens einem zweiten Heizgerät, wobei das zweite Heizgerät vorzugsweise als Heizgerät ausgebildet ist, das sowohl thermische als auch elektrische Energie erzeugt, wobei die Anlage weiterhin einen Pufferspeicher für die thermische Energie des zweiten Heizgeräts sowie einen Brauchwasserspeicher aufweist, der thermisch mit dem Pufferspeicher gekoppelt ist und wobei die Beladung des Brauchwasserspeichers in Abhängigkeit wenigstens eines Temperaturwertes wenigstens eines Temperatursensors in dem Brauchwasserspeicher unmittelbar durch den Betrieb des ersten Heizgeräts erfolgt.The invention relates to a method for operating a system for generating thermal energy with a first heater and at least a second heater, wherein the second heater is preferably designed as a heater that generates both thermal and electrical energy, wherein the system further comprises a buffer memory for thermal energy of the second heater and a water heater has, which is thermally coupled to the buffer memory and wherein the loading of the water heater takes place depending on at least one temperature value of at least one temperature sensor in the hot water tank directly by the operation of the first heater.

Ein Verfahren zur Betreibung einer Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie mit einem Brennstoffzellenheizgerät ist beispielsweise aus der DE 103 19 645 A1 bekannt. Die mit dem dort beschriebenen Verfahren betriebene Anlage umfasst einen Schichtspeicher zum Speichern von thermischer Energie mit mindestens einem Temperatursensor im unteren Bereich des Schichtspeichers, einem Temperatursensor in der Speicherladeleitung und ein Zusatzheizgerät.A method for operating a system for the simultaneous generation of electrical and thermal energy with a fuel cell heater is for example from DE 103 19 645 A1 known. The system operated with the method described there comprises a stratified storage tank for storing thermal energy with at least one temperature sensor in the lower region of the stratified storage tank, a temperature sensor in the storage charging pipe and an additional heating appliance.

Schichtspeicher für Warmwasser zeichnen sich in der Regel dadurch aus, dass das Temperaturniveau von oben nach unten abnimmt. Brauchwasser-Schichtspeicher werden von unten mit kaltem Brauchwasser befüllt. Aus dem unteren Bereich wird kühleres Wasser entnommen, einer Heizeinrichtung zugeführt, dort erhitzt und im oberen Bereich des Speichers wieder zugeführt. Dadurch entsteht eine Temperaturschichtung innerhalb des Speichers. Die Temperatur innerhalb des Brauchwasserspeichers wird aus hygienischen Gründen oftmals verhältnismäßig hoch gehalten. In der DE 103 19 645 A1 wird bemängelt, dass ein derartig hohes Temperaturniveau bei Brennstoffzellenanlagen dazu führen würde, dass die Brennstoffzelle taktend betrieben werden müsste, was aus Gründen einer hierdurch verringerten Lebensdauer der Brennstoffzelle vermieden werden soll.Layered storage for hot water is usually characterized by the fact that the temperature level decreases from top to bottom. Process water stratified storage tanks are filled from below with cold process water. From the lower part of cooler water is removed, fed to a heater, heated there and fed back into the upper part of the memory. This creates a temperature stratification within the memory. The temperature within the hot water tank is often kept relatively high for hygienic reasons. In the DE 103 19 645 A1 is criticized that such a high temperature level would result in fuel cell systems that the fuel cell would have to be operated clocking, which should be avoided for reasons of reduced fuel cell life thereby.

In der DE 103 19 645 A1 wird hierzu vorgeschlagen, die Leistungsregelung der gesamten Anlage und gegebenenfalls des Zusatzheizgeräts in Abhängigkeit der Temperatur eines Sensors, der sich im mittleren Bereich des Speichers befindet, durchzuführen.In the DE 103 19 645 A1 It is proposed for this purpose, the power control of the entire system and optionally the auxiliary heater depending on the temperature of a sensor, which is located in the central region of the memory, perform.

Eine solche Vorgehensweise eignet sich dann, wenn das Brennstoffzellenheizgerät direkt zur Beladung eines Schichtspeichers verwendet wird. In einem solchen Fall ist jedenfalls ein taktender Betrieb der Brennstoffzellenanlage zu vermeiden. Die Brennstoffzellenanlage sollte vielmehr mit langen Laufzeiten betrieben werden, da die Anfahrvorgänge verschleißtreibend sind. Darüber hinaus erhöhen lange Laufzeiten die Wirtschaftlichkeit der Brennstoffzelle.Such a procedure is suitable when the fuel cell heater is used directly for loading a stratified storage tank. In any case, a cyclic operation of the fuel cell system is to be avoided in such a case. Rather, the fuel cell system should be operated with long runtimes, since the startup processes are causing wear. In addition, long terms increase the fuel cell's economy.

Zur Vermeidung solcher An- und Abschaltvorgänge ist beispielsweise aus der DE 100 54 443 ein Verfahren zum Laden eines Speichers einer Heizungsanlage mit einem Brennstoffzellen-Heizgerät bekannt, bei dem die Ladung des Speichers mit voller Ladeleistung des Brenners begonnen wird. Bei Annäherung an eine vorgegebene Solltemperatur wird die Ladeleistung entsprechend moduliert, wodurch eine Abschaltung des Heizgeräts vermieden wird.To avoid such on and off operations, for example, from DE 100 54 443 a method for charging a memory of a heating system with a fuel cell heater is known in which the charge of the memory is started with full charging power of the burner. When approaching a predetermined target temperature, the charging power is modulated accordingly, whereby a shutdown of the heater is avoided.

Der Betrieb eines Brennstoffzellen-Heizgeräts oder eines anderen Heizgeräts zur Erzeugung thermischer und/oder elektrischer Energie als zusätzliches oder zweites Heizgerät, lässt sich auch durch die Verwendung eines Pufferspeichers in gewissen Grenzen von der Abnahme an thermischer Energie entkoppeln. Normalerweise genügt die Vorlauftemperatur eines Pufferspeichers nicht für die Erwärmung von Trinkwasser, das aus den zuvor erwähnten Gründen etwa auf einer Temperatur von 60 °C gehalten werden sollte. In einem solchen Fall muss das Heizungswasser bzw. Trinkwasser durch ein konventionelles Heizgerät auf die erforderliche Vorlauftemperatur nachgeheizt werden. Dies ist auch bei sogenannten KWK-Anlagen (Kraftwärmekopplung) und Solaranlagen eine bekannte Verfahrensweise.The operation of a fuel cell heater or another heater for generating thermal and / or electrical energy as an additional or second heater, can also be decoupled by the use of a buffer memory within certain limits of the decrease in thermal energy. Normally, the flow temperature of a buffer storage is not sufficient for the heating of drinking water, which should be kept at a temperature of about 60 ° C for the reasons mentioned above. In such a case, the heating water or drinking water must be reheated by a conventional heater to the required flow temperature. This is also a known procedure in so-called combined heat and power plants (combined heat and power) and solar systems.

Die Beladung des Brauchwasserspeichers bei bekannten Anlagen der eingangs genannten Art erfolgt normalerweise in Abhängigkeit von der Temperatur an einer bestimmten Stelle in dem Brauchwasserspeicher. Ein hierfür vorgesehener Temperatursensor misst eine zu niedrige Temperatur des Brauchwassers an seiner Position im Speicher. Gewöhnlich ist das Wasser, das sich oberhalb des Sensors befindet, noch warm genug, unterhalb des Sensors befindet sich kaltes Wasser. Das Heizgerät erkennt mit diesem Sensor einen Bedarf an Wärme. Es erzeugt warmes Heizungswasser und pumpt dieses durch die Heizschlange. Um eine gute Wärmeübertragung zu erreichen, wird ein Durchfluss von 10 bis 20 Litern pro Minute und eine Vorlauftemperatur des Heizungswassers von bis zu 85 C eingestellt. Die Rücklauftemperatur steigt im Laufe der Erwärmung des Brauchwassers bis auf 70°C an. Das Heizgerät beendet einen Ladezyklus, wenn die Temperatur des Brauchwassers am Sensor hoch genug ist.The loading of the hot water tank in known systems of the type mentioned is usually carried out as a function of the temperature at a certain point in the hot water tank. A temperature sensor provided for this purpose measures too low a temperature of the service water at its location in the store. Usually, the water above the sensor is still warm enough, and there is cold water below the sensor. The heater detects a need for heat with this sensor. It generates warm heating water and pumps it through the heating coil. In order to achieve a good heat transfer, a flow of 10 to 20 liters per minute and a flow temperature of the heating water of up to 85 C is set. The return temperature increases during the heating of the process water up to 70 ° C. The heater completes a charge cycle when the temperature of the service water at the sensor is high enough.

Wenn sich im Laufe des Ladezyklus eine Rücklauftemperatur einstellt, die die Vorlauftemperatur des Pufferspeichers oder die maximal zulässige Eintrittstemperatur des zweiten Heizgerätes überschreitet, muss das Einbeziehen des Pufferspeichers in diesen Ladezyklus abgebrochen werden. Der Pufferspeicher muss dann umgangen werden, so dass die benötigte Wärme ausschließlich von einem konventionellen Heizgerät erzeugt wird. Auf diese Art und Weise kann nur ein begrenzter Teil der Wärme, die für die Bereitung von Brauchwasser benötigt wird, aus dem Pufferspeicher entnommen werden.If, during the charging cycle, a return temperature is set which exceeds the flow temperature of the buffer tank or the maximum permissible inlet temperature of the second heater, the inclusion of the buffer tank in this charging cycle must be aborted. The buffer must then be bypassed, so that the required heat is generated exclusively by a conventional heater. In this way, only a limited part of the heat required for the preparation of service water can be removed from the buffer tank.

Für den Betrieb einer Heizung mit zwei Heizgeräten, von denen eines thermische und elektrische Energie liefert, ist dies im Winter wegen des kontinuierlichen Wärmebedarfs weniger problematisch. Im Sommer wird jedoch keine Heizwärme benötigt, warmes Brauchwasser wird nicht ständig, sondern nur zu bestimmten Zeiten abgefragt. Wenn aufgrund einer verhältnismäßig hohen Rücklauftemperatur des Heizwassers aus dem Wärmetauscher des Brauchwasserspeichers keine Energie aus dem Pufferspeicher entnommen wird, kann es somit eintreten, dass im Sommerbetrieb der Anlage das zusätzliche Heizgerät, beispielsweise in Form einer Brennstoffzelle, nicht benötigt wird bzw. nicht betrieben wird.For the operation of a heater with two heaters, one of which provides thermal and electrical energy, this is less problematic in winter because of the continuous heat demand. In summer, however, no heating is needed, hot water is not constantly, but only at certain times queried. If due to a relatively high return temperature of the heating water from the heat exchanger of the hot water tank no energy is removed from the buffer, it may thus happen that in summer operation of the system, the additional heater, for example in the form of a fuel cell, is not needed or not operated.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art soweit zu verbessern, dass es möglich ist, deutlich mehr Energie aus dem Pufferspeicher für die Warmwasserbereitung zu nutzen.The invention is therefore based on the object to improve a method of the type mentioned in that it is possible to use significantly more energy from the buffer tank for hot water.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass eine zusätzliche Beladung des Brauchwasserspeichers ausschließlich über Einkopplung von Wärme aus dem Pufferspeicher erfolgt, dass die Einkopplung in Form von Zwischenladezyklen erfolgt und dass die Zwischenladezyklen unabhängig von der an dem Temperatursensor gemessenen Temperatur eingeleitet werden. Auf diese Art und Weise wird Wärme aus dem Pufferspeicher in den Brauchwasserspeicher eingebracht, bevor das Heizgerät einen Wärmebedarf für die Erwärmung von Brauchwasser mit Hilfe des hierfür vorgesehenen Temperatursensors erkennt. Da das kalte Wasser im Brauchwasserspeicher hierdurch vorgewärmt wird, verkürzt sich ein Ladezyklus des Heizgeräts, gegebenenfalls wird dieser sogar vermieden.The object is achieved according to the invention in that an additional loading of the hot water tank is done exclusively by coupling heat from the buffer memory, that the coupling takes place in the form of Zwischenladezyklen and that the Zwischenladezyklen be initiated regardless of the temperature measured at the temperature sensor. In this way, heat is introduced from the buffer memory in the hot water tank before the heater detects a heat demand for the heating of service water with the help of the temperature sensor provided for this purpose. Since the cold water in the hot water tank is preheated by this, a charging cycle of the heater is shortened, if necessary, this is even avoided.

Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung wird während eines Zwischenladezyklus der Vorlauf eines Wärmetauschers in oder an dem Brauchwasserspeicher mittels einer drehzahlgeregelten Pumpe aus dem Pufferspeicher gespeist, welcher als Heizwasserpufferspeicher ausgebildet ist.In a preferred variant of the method according to the invention, the flow of a heat exchanger in or on the hot water tank is fed by means of a variable speed pump from the buffer memory during an intermediate charging cycle, which is designed as Heizwasserpufferspeicher.

Die Regelung der Pumpe kann beispielsweise in Abhängigkeit der Temperatur des Pufferspeicher-Vorlaufs und des Pufferspeicher-Rücklaufs erfolgen. Es ist dabei Ziel, durch einen geregelten Volumenstrom einen möglichst guten Wärmeübergang von dem Pufferspeicher-Vorlauf auf das im Brauchwasserspeicher enthaltene Wasser zu erzielen.The control of the pump can be done, for example, depending on the temperature of the buffer storage flow and the buffer storage return. The aim is to achieve the best possible heat transfer from the buffer storage flow to the water contained in the process water storage tank by means of a regulated volume flow.

Die Einleitung von Zwischenladezyklen kann beispielsweise in vorgegebenen Zeitintervallen erfolgen.The initiation of intermediate charging cycles can take place, for example, at predetermined time intervals.

Die Dauer eines zusätzlichen Ladezyklus bzw. Zwischenladezyklus richtet sich nach den Vor- und Rücklauftemperaturen des Pufferspeichers sowie nach der aktuellen Pumpendrehzahl.The duration of an additional charge cycle or intermediate charge cycle depends on the supply and return temperatures of the buffer and on the current pump speed.

Alternativ oder zusätzlich kann die Einleitung von Zwischenladezyklen auch in Abhängigkeit des Bedarfs an elektrischer Energie des zu versorgenden Objekts (Gebäude) erfolgen, da ein Anstieg von elektrischer Energie oft mit dem Verbrauch von warmem Brauchwasser korreliert.Alternatively or additionally, the initiation of intermediate charging cycles can also take place as a function of the demand for electrical energy of the object to be supplied (building), since an increase in electrical energy often correlates with the consumption of hot service water.

Bei einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das zweite Heizgerät als Brennstoffzelle ausgebildet. Das erste Heizgerät kann in herkömmlicher Art und Weise als Gas- oder Ölbrenner ausgebildet sein.In a preferred variant of the method according to the invention, the second heater is designed as a fuel cell. The first heater may be formed in a conventional manner as a gas or oil burner.

Der Brauchwasserspeicher kann einen Wärmetauscher aufweisen, der sowohl von dem Vorlauf des Heizgeräts als auch von dem Vorlauf des Pufferspeichers gespeist wird. Der Brauchwasserspeicher kann in bekannter Art und Weise als Schichtspeicher ausgebildet sein.The hot water tank may have a heat exchanger, which is fed by both the flow of the heater and the flow of the buffer memory. The hot water tank may be formed in a known manner as a layer memory.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines schematischen Fließbildes einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Anlage erläutert.The invention is explained below with reference to a schematic flow diagram of a system operated by the method according to the invention.

Mit 1 ist ein erstes Heizgerät bezeichnet, welches einen mit Öl- oder Gasbrenner betriebenen Kessel umfasst. Warmes Heizungswasser gelangt über den Heizwasservorlauf 2 und eine Vorlaufverteilerschiene 3 in die Heizkörper 4 und von dort über eine Rücklaufsammelschiene 5 in den Heizwasserrücklauf 6. Ein Teil des Heizwasservorlaufs 2 speist über die Wärmetauschervorlaufleitung 7 einen in einem Brauchwasserspeicher 8 vorgesehenen Wärmetauscher 9. Der Brauchwasserspeicher 8 nach dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist nicht als Schichtspeicher ausgebildet. Dieser beinhaltet Brauchwasser in Trinkwasserqualität. Etwa auf halber Höhe des Brauchwasserspeichers ist ein mit 10 bezeichneter Temperatursensor vorgesehen. Die mit 11 bezeichnete Wärmetauscherrücklaufleitung mündet in den Heizwasserrücklauf 6. Soweit ist der beschriebene Heizkreislauf konventionell.1 denotes a first heater, which comprises a boiler operated with an oil or gas burner. A portion of the Heizwasservorlaufs 2 fed via the Wärmetauschervorlaufleitung 7 a provided in a hot water tank 8 heat exchanger 9 of the hot water tank 8 after the hot water supply 8 via the Heizwasservorlauf 2 and a flow manifold 3 into the radiator 4 and from there via a return busbar the embodiment described here is not formed as a layer memory. This contains drinking water in drinking water quality. About halfway up the hot water tank a designated 10 temperature sensor is provided. The designated 11 heat exchanger return line opens into the heating water return 6. As far as the heating circuit described is conventional.

Zusätzlich zu dem ersten Heizgerät 1 ist ein zweites Heizgerät 12 vorgesehen, das bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel als Brennstoffzelle ausgebildet ist. Dieses kann ebenso beispielsweise als Solarheizgerät ausgebildet sein.In addition to the first heater 1, a second heater 12 is provided, which is formed in the described embodiment as a fuel cell. This can also be configured, for example, as a solar heater.

Das zweite Heizgerät 12 belädt einen Heizwasser-Pufferspeicher 13. Mit der Pumpe 14 wird das Wasser des Pufferspeichers 13 durch das zweite Heizgerät 12 zirkuliert. Die Wassertemperatur in dem Pufferspeicherrücklauf 16 darf bei Ausbildung des zweiten Heizgeräts 12 als Brennstoffzelle eine vorgegebene Maximaltemperatur nicht überschreiten.The second heater 12 loads a heating water buffer tank 13. With the pump 14, the water of the buffer tank 13 is circulated through the second heater 12. The water temperature in the buffer return 16 may not exceed a predetermined maximum temperature when forming the second heater 12 as a fuel cell.

Die Anlage soll nun so betrieben werden, dass ein möglichst großer Anteil der Energie des Pufferspeichers 13 zur Erwärmung des Brauchwasserspeichers 8 genutzt wird. Zu diesem Zweck kann über den Pufferspeicherablauf 17 Heizwasser über die hydraulische Weiche 18, den Heizwasservorlauf 2 und die Wärmetauschervorlaufleitung 7 aus dem Pufferspeicher 13 in den Wärmetauscher 9 gespeist werden. Übersteigt nun die Temperatur des Heizwasserrücklaufs 6 die Temperatur des Wassers in dem Pufferspeicher 13, so kann der Pufferspeicher 13 keine thermische Energie mehr in den Brauchwasserspeicher 8 einspeisen. Die Temperatur im Heizwasserrücklauf 6 wird mittels eines Temperatursensors 19 erfasst, der über das Steuergerät 20 eine Abschaltung des zweiten Heizgeräts 12 veranlassen müsste.The system should now be operated so that the largest possible proportion of the energy of the buffer memory 13 is used to heat the hot water tank 8. For this purpose, 17 heating water via the hydraulic switch 18, the Heizwasservorlauf 2 and the heat exchanger supply line 7 can be fed from the buffer memory 13 in the heat exchanger 9 via the buffer memory drain. Now exceeds the temperature of Heizwasserrücklaufs 6, the temperature of the water in the buffer memory 13, the buffer memory 13 can no longer feed thermal energy into the hot water tank 8. The temperature in the heating water return 6 is detected by means of a temperature sensor 19, which would have to cause a shutdown of the second heater 12 via the control unit 20.

In diesem Falle wäre eine Brauchwasseraufheizung auf die gewünschte Temperatur mittels des Pufferspeichers 13 nicht möglich, wenn der Temperatursensor 10 im Brauchwasserspeicher 8 einen Bedarf an Wärmeenergie feststellt, und zwar aufgrund eines Kaltwasserzuflusses an dem Brauchwasserzulauf 21. In diesem Falle würde der Temperatursensor 10 das Regelgerät 22 des Heizkessels zum Starten des ersten Heizgeräts zwecks Einleitung eines Ladezyklus für den Brauchwasserspeicher 8 veranlassen.In this case, a domestic water heating to the desired temperature by means of the buffer memory 13 would not be possible if the temperature sensor 10 in the hot water tank 8 determines a need for heat energy, due to a cold water inflow at the service water inlet 21. In this case, the temperature sensor 10 would be the control device 22nd of the boiler for starting the first heater for the purpose of initiating a charging cycle for the hot water tank 8 cause.

Das Verfahren gemäß der Erfindung sieht nun vor, dass zwischen zwei Ladezyklen des Brauchwasserspeichers 8 eine Zwischenladung des Brauchwasserspeichers 8 über den Pufferspeicher 13 erfolgt, und zwar bevor der Temperatursensor 10 das Unterschreiten einer gewissen Mindesttemperatur in dem Brauchwasserspeicher feststellt. Die Zwischenladung wird durch das Steuergerät 20 veranlasst, welches ein Umschaltventil 23 und eine drehzahlgeregelte Pumpe 24 schaltet. Über die drehzahlgeregelte Pumpe 24 wird Heizwasser von dem Pufferspeicherablauf 17 und die Wärmetauschervorlaufleitung 7 in den Wärmetauscher 9 eingespeist, wobei das in dem Brauchwasserspeicher 8 enthaltene Wasser mit der Wärme des Pufferspeichers 13 beladen bzw. vorgeheizt wird. Aufgrund dessen lässt sich die Einleitung eines Ladezyklus aufgrund von Temperaturabfall an dem Temperatursensor 10 verzögern oder ganz vermeiden.The method according to the invention now provides that between two charging cycles of the hot water tank 8 an intermediate charge of the hot water tank 8 via the buffer memory 13 takes place, before the temperature sensor 10 detects falling below a certain minimum temperature in the hot water tank. The intermediate charge is caused by the control unit 20, which switches a changeover valve 23 and a speed-controlled pump 24. About the speed-controlled pump 24 heating water is fed from the buffer memory drain 17 and the heat exchanger supply line 7 in the heat exchanger 9, wherein the water contained in the hot water tank 8 is loaded or preheated with the heat of the buffer memory 13. Because of this, the initiation of a charging cycle due to temperature drop across the temperature sensor 10 can be delayed or completely avoided.

Um einen möglichst guten Wärmeübergang zu erzielen, erfolgt eine Regelung der drehzahlgeregelten Pumpe 24 in Abhängigkeit der Temperatur im oberen Drittel des Pufferspeichers 13, die mittels eines Temperatursensors 25 erfasst wird, sowie in Abhängigkeit der Temperatur des Heizwasserrücklaufs 6, der mittels des Temperatursensors 19 erfasst wird.In order to achieve the best possible heat transfer, there is a control of the speed-controlled pump 24 as a function of the temperature in the upper third of the buffer 13, which is detected by a temperature sensor 25, and in dependence of the temperature of Heizwasserrücklaufs 6, which is detected by the temperature sensor 19 ,

Die Zwischenladezyklen können in fest vorgegebenen Zeitintervallen erfolgen, alternativ kann die Einleitung von Zwischenladezyklen in Abhängigkeit des Strombedarfs im Gebäude erfolgen.The intermediate charging cycles can be carried out at fixed predetermined time intervals, alternatively, the initiation of intermediate charging cycles depending on the power requirements in the building.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1.1.
Erstes HeizgerätFirst heater
2.Second
HeizwasservorlaufHeating water flow
3.Third
VorlaufverteilerschieneFlow manifold rail
4.4th
Heizkörperradiator
5.5th
RücklaufsammelschieneReturn busbar
6.6th
HeizwasserrücklaufHeating water
7.7th
WärmetauschervorlaufleitungHeat exchanger supply line
8.8th.
BrauchwasserspeicherHot water heater
9.9th
Wärmetauscherheat exchangers
10.10th
Temperatursensortemperature sensor
11.11th
WärmetauscherrücklaufleitungHeat exchanger return line
12.12th
Zweites HeizgerätSecond heater
13.13th
Pufferspeicherbuffer memory
14.14th
Pumpepump
15.15th
PufferspeichervorlaufCache Flow
16.16th
PufferspeicherrücklaufBuffer return
17.17th
PufferspeicherablaufBuffer flow
18.18th
Hydraulische WeicheHydraulic switch
19.19th
Temperatursensortemperature sensor
20.20th
Steuergerätcontrol unit
21.21st
BrauchwasserzulaufWater supply
22.22nd
Regelgerät für HeizkesselControl unit for boilers
23.23rd
Umschaltventilswitching valve
24.24th
drehzahlgeregelte PumpeVariable speed pump
25.25th
Temperatursensortemperature sensor

Claims (8)

Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Erzeugung thermischer Energie mit einem ersten Heizgerät und wenigstens einem zweiten Heizgerät, wobei das zweite Heizgerät vorzugsweise als Heizgerät ausgebildet ist, das sowohl thermische als auch elektrische Energie erzeugt, wobei die Anlage weiterhin einen Pufferspeicher für die thermische Energie des zweiten Heizgeräts sowie einen Brauchwasserspeicher aufweist, der thermisch mit dem Pufferspeicher gekoppelt ist, wobei die Beladung des Brauchwasserspeichers in Abhängigkeit wenigstens eines Temperaturwertes wenigstens eines Temperatursensors in dem Brauchwasserspeicher unmittelbar durch den Betrieb des ersten Heizgeräts erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Beladung des Brauchwasserspeichers ausschließlich über Einkopplung von Wärme aus dem Pufferspeicher erfolgt, dass die Einkopplung in Form von Zwischenladezyklen erfolgt und dass die Zwischenladezyklen unabhängig von der an dem Temperatursensor des Brauchwasserspeichers gemessenen Temperatur eingeleitet werden.Method for operating a system for generating thermal energy with a first heater and at least one second heater, wherein the second heater is preferably designed as a heater that generates both thermal and electrical energy, wherein the system further comprises a buffer memory for the thermal energy of the second Heater and a hot water tank, which is thermally coupled to the buffer memory, wherein the loading of the hot water tank in response to at least one temperature value of at least one temperature sensor in the hot water tank directly by the operation of the first heater, characterized in that an additional loading of the hot water tank exclusively on Coupling of heat from the buffer takes place, that the coupling takes place in the form of Zwischenladezyklen and that the Zwischenladezyklen independent of the at the temperature sensor of the process water memory measured temperature can be initiated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Zwischenladezyklus der Vorlauf eines Wärmetauschers in oder an dem Brauchwasserspeicher mittels einer drehzahlgeregelten Pumpe aus dem Pufferspeicher gespeist wird.A method according to claim 1, characterized in that is fed during an intermediate charging cycle of the flow of a heat exchanger in or on the hot water tank by means of a variable speed pump from the buffer memory. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Pumpe in Abhängigkeit der Temperatur des Pufferspeichervorlaufs und des Pufferspeicherrücklaufs erfolgt.A method according to claim 2, characterized in that the control of the pump in dependence on the temperature of the buffer storage advance and the buffer storage return takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleitung von Zwischenladezyklen in vorgegebenen Zeitintervallen erfolgt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the introduction of intermediate charging cycles takes place at predetermined time intervals. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleitung von Zwischenladezyklen auch oder ausschließlich in Abhängigkeit der Abnahme von elektrischer Energie aus dem zu versorgenden Objekt erfolgt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the introduction of intermediate charging cycles also or exclusively in Dependence of the decrease of electrical energy from the object to be supplied takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Heizgerät als Brennstoffzelle ausgebildet ist.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second heater is designed as a fuel cell. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brauchwasserspeicher einen Wärmetauscher aufweist, der sowohl von dem Vorlauf des Heizgeräts als auch von dem Vorlauf des Pufferspeichers gespeist wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the hot water tank has a heat exchanger which is fed by both the flow of the heater and the flow of the buffer memory. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Brauchwasserspeicher als Schichtspeicher ausgebildet ist.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the hot water tank is designed as a layer memory.
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