DE29819670U1

DE29819670U1 - Heat exchanger unit for domestic hot water preparation

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Publication number: DE29819670U1
Application number: DE29819670U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-11-04
Filing date: 1998-11-04
Publication date: 1999-04-01
Anticipated expiration: 2008-11-05

Description

BETRIFFT:REGARDS:

Wärmeaustauscher-Aggregat für die Brauchwasserbereitung.Heat exchanger unit for domestic water preparation.

Die Erfindung betrifft ein Wärmeaustauscher-Aggregat für die Brauchwasserberei tung, dessen Wärmeaustauscher mit seinem Heizmedium-Durchflußbereich an einen Heizmediumspeicher (Warmwasserspeicher) anzuschließen ist sowie mit seinem Brauchwasser-Durchflußbereich sowohl an eine Frischwasserzuleitung aus dem Wasserversorgungsnetz als auch an eine zu versorgende Brauchwasserleitung mit mindestens einer Zapfstelle anzuschließen ist.The invention relates to a heat exchanger unit for domestic water preparation, the heat exchanger of which with its heating medium flow area is to be connected to a heating medium storage tank (hot water storage tank) and with its domestic water flow area is to be connected both to a fresh water supply line from the water supply network and to a domestic water line to be supplied with at least one tap.

Derartige Wärmeaustauscherstationen sind bekannt in Verbindung mit einer Fernheizanlage. Bei diesen gelangt das Heizmedium unter Druck aus der Fernheizungsleitung in den Heizmedium-Durchfluß des Wärmeaustauschers. Das im Wärmeaustauscher aufzuheizende Frischwasser wird mit Druck aus dem Wasserversorgungsnetz dem Brauchwasser-Durchflußbereich des Wärmeaustauschers zugeleitet, in dem es vom vorbeiströmenden Heizmedium erwärmt wird. Durch Öffnen eines Zapfventils kann des in der Zuführungsleitung zur Zapfstelle befindliche Wasser entnommen werden. Das nach Öffnen eines Zapfventils entnommene Wasser wird im Wärmeaustauscher durch Zufluß von Kaltwasser aus deir. Wasserversorgungsnetz ersetzt.Such heat exchanger stations are known in connection with a district heating system. In these, the heating medium flows under pressure from the district heating line into the heating medium flow of the heat exchanger. The fresh water to be heated in the heat exchanger is fed under pressure from the water supply network to the service water flow area of the heat exchanger, where it is heated by the heating medium flowing past. The water in the supply line to the tap can be removed by opening a tap valve. The water removed after opening a tap valve is replaced in the heat exchanger by the flow of cold water from the water supply network.

Bei längerem Stillstand des Wassers in der Leitung zur Zapfstelle erkaltet des im Wärmeaustauscher erwärmte Wasser und mul? erst ablaufen, bevor w&rmes Wasser an der Zapfstelle ansteht und entnommen werden kann. Dies bedeutet eine Frischwasser- und Energievergeudung. Die Möglichkeit einer verbrauchsabhängigen Regelung des Durchflusses durch den Wärmeaustauscher bieten die bekannten Wärmeaustauscherstationen nicht. Daher haben die bekannten Wärmeaustauscherstationen nur ein sehr kleines Einsatzgebiet finden können.If the water in the pipe to the tap is not flowing for a long time, the water heated in the heat exchanger cools down and has to drain off before warm water is available at the tap and can be drawn off. This means a waste of fresh water and energy. The known heat exchanger stations do not offer the option of regulating the flow through the heat exchanger based on consumption. As a result, the known heat exchanger stations have only been able to find a very small area of application.

Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, ein leicht herstellbares, Frischwasser und Energie sparendes Wärmeaustauscher-Aggregat zu schaffen, das als externe Wärmeaustauscherstation schnell und einfach an Energiespeicher wie z.B. Solarpufferspeicher, Heizgeräte zur Erwärmung von Heizungswasser oder an gas- oder strombetriebene Durchlauferhitzer angeschlossen werden kann, um angeschlossene Zapfstellen mit Warmwasser zu versorgen.The invention is based on the task of creating an easily manufactured, fresh water and energy-saving heat exchanger unit that can be quickly and easily connected as an external heat exchanger station to energy storage devices such as solar buffer tanks, heaters for heating heating water or to gas or electricity-operated instantaneous water heaters in order to supply connected taps with hot water.

Es ist bekannt, in Brauchwasser-Zirkulatonsleitungen Zirkulationspumpen einzusetzen, welche das Brauchwasser entweder ständig oder in voreinstellbaren Intervallen durch eine Warmwasserbereitungseinrichtung zirkulieren lassen. In den bekannten Wärmeaustauscherstationen befinden sich keine Zirkulationspumpen, sodaß diese Stationen keine Möglichkeit der Regelung des Durchlaufs durch den Wärmeaustauscher in Abhängigkeit vom Verbrauch aufweisen, wie sie durch die vorliegende Erfindung geschaffen worden ist.It is known to use circulation pumps in domestic water circulation lines, which circulate the domestic water either continuously or at preset intervals through a hot water preparation device. There are no circulation pumps in the known heat exchanger stations, so that these stations do not have the possibility of regulating the flow through the heat exchanger depending on consumption, as has been created by the present invention.

G&genstand der Erfindung sind die Kennzeichen-Merkmale des Anspruchs 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Kennzeichen-Merkmalen der Unteransprüche .The subject matter of the invention are the characterizing features of claim 1. Further embodiments of the invention emerge from the characterizing features of the subclaims.

Eine beispielsweise Ausführung eines Wärmeaustauscher-An example of a heat exchanger design

Aggregates gemäß der Erfindung, auf das diese jedoch nicht beschränkt ist, ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Diese zeigt eine schematische Prinzip-Darstellung des Aufbaues des Wärmeaustauscher-Aggregates. Unit according to the invention, to which it is however not limited, is described below with reference to the drawing. This shows a schematic representation of the structure of the heat exchanger unit.

Das Heizmedium, in diesem Fall wsrmes Wasser, befindet sich in einem Warmwasserspeicher 1. Dieser ist über eine Warmwasservorlaufleitung 10a und eine Warmwasserrücklaufleitung 10b an den Heizmittel-Durchflußbereich eines Wärmeaustauschers 2 angeschlossen, in dem des warme Wasser seine Wsirme an das zu erwärmende Brauchwasser abgibt. Dieses wird der Brauchwasser-Durchflußleitung des Wärmeaustauschers vom Wasserversorgungsnetz aus über eine Kaitwasserleitung 3 zugeführt, die in eine Brauchwasserzuleitung 2üb zur Brauchwasser-Durchflußleitung des Wärmeaustauscher einmündet, die an das Leitungsende angeschlossen ist, an dem das Heizmedium aus dem Wärme_austauscher abgeführt wird, scdaß das zu erwärmende Brauchwasser den Wärmeaustauscher gegenläufig zum Heizmedium durchströmt. An das entgegengesetzte Brauchwasserleitungsende des Wärmeaustauschers ^! ist eine Warmwasserentnahmeleitung 20 a angeschlossen. Die beiden Leitungen 20a und 20b sind über eine Zapfstellenleitung 20c miteinander verbunden, von der mindestens eine mit warmem Wasser zu versorgende Zapfstelle 4 mit Zapfventil 4a abgezweigt ist. Die Leitungszweige 20a, 20b und 20c bilden zusammen mit der Brauch-Wcsserdurchflußleitung des Wärmeaustauschers eine Brauchwasser-Zirkulationsleitung.The heating medium, in this case warm water, is located in a hot water tank 1. This is connected via a hot water supply line 10a and a hot water return line 10b to the heating medium flow area of a heat exchanger 2, in which the warm water gives off its heat to the domestic water to be heated. This is fed to the domestic water flow line of the heat exchanger from the water supply network via a cold water line 3, which opens into a domestic water supply line 2b to the domestic water flow line of the heat exchanger, which is connected to the end of the line at which the heating medium is discharged from the heat exchanger, so that the domestic water to be heated flows through the heat exchanger in the opposite direction to the heating medium. A hot water extraction line 20a is connected to the opposite domestic water line end of the heat exchanger ^! . The two lines 20a and 20b are connected to one another via a tap line 20c, from which at least one tap 4 with tap valve 4a is branched off to be supplied with warm water. The line branches 20a, 20b and 20c, together with the domestic water flow line of the heat exchanger, form a domestic water circulation line.

Das Wärmeaustauscher-Aggregat ist mit zwei Pumpen 5 und 6 ausgestattet, nämlich einer Ladepumpe 5 in der Warmwasserrückleitung 10b und einer Zirkulationspumpe 6 in der Brauchwasserrückleitung 20b. Die Zirkulationspumpe 6 ist mit einem eingebauten, einstellbaren Temperaturschalter ausgestattet, der die Pumpe 6 automatischThe heat exchanger unit is equipped with two pumps 5 and 6, namely a charging pump 5 in the hot water return line 10b and a circulation pump 6 in the domestic water return line 20b. The circulation pump 6 is equipped with a built-in, adjustable temperature switch that automatically switches the pump 6

beim Erreichen der jeweils eingestellten Solltemperatur des durch die Pumpe geförderten Mediums abschaltet. Die Wiederanschaltung der Zirkulationspumpe 6 ermöglicht der eingebaute Temperaturschalter erst &eegr;sch einem vorgebbaren bzw. vorgegebenen Temperaturabfall im geförderten Medium. Beim Ausführungsbeispiel wird unterstellt, daß sich dieser Temperaturabfall über bis zu 15 Minuten hinziehen kann, wie bei den im Handel erhältlichen Pumpen mit eingebautem Zeitschalter üblich.when the set target temperature of the medium pumped by the pump is reached. The built-in temperature switch only enables the circulation pump 6 to be switched on again after a predeterminable or predetermined temperature drop in the pumped medium. In the example, it is assumed that this temperature drop can last for up to 15 minutes, as is usual with commercially available pumps with a built-in timer.

Die Pumpe 5 befördert das Warmwasser aus dem Speicher 1 über die Vorlaufleitung 10a in den Heizmediumdurchflußbereich des Wärmeaustauschers 2 und durch diesen hindurch zur Rücklaufleitung 10b, die es in den SpeicherThe pump 5 transports the hot water from the storage tank 1 via the flow line 10a into the heating medium flow area of the heat exchanger 2 and through it to the return line 10b, which transports it into the storage tank

1 zurückführt. Die Pumpe 6 läßt bei geschlossenem Zapfventil 4a das Brauchwasser in der Zirkulationsleitung 20a, 20b, 20c und durch die Brauchwasserleitung des Wärmeaustauschers 2 zirkulieren, wobei das Warmwasser aus dem Warmwasserspeicher 1 im Wärmeaustauscher1. When the tap valve 4a is closed, the pump 6 allows the domestic water to circulate in the circulation line 20a, 20b, 20c and through the domestic water line of the heat exchanger 2, whereby the hot water from the hot water tank 1 in the heat exchanger

2 Wärme auf das im Gegenstrom durch die Brauchwasserleitung des Wärmeaustauschers 2 hindurch geleitete Brauchwasser überträgt. Bei geöffnetem Zapfventil 4a fließt aus diesem Brauchwasser aus, das aus dem Wärmeaustauscher 2 über die Leitung 20a zuläuft und im Wärmeaustauscher 2 durch aus dem Wasserversorgungsnetz über die Leitung 3 zulaufendes Frischwasser ersetzt wird,2 transfers heat to the service water that flows in countercurrent through the service water pipe of the heat exchanger 2. When the tap valve 4a is open, service water flows out of this, which flows from the heat exchanger 2 via the pipe 20a and is replaced in the heat exchanger 2 by fresh water flowing in from the water supply network via the pipe 3.

In die Kaltwasserzuleitung 3 ist ein DurchflußsensorA flow sensor is installed in the cold water supply line 3

7 eingeschaltet, der bei Kaltwasserdurchfluß durch7 is switched on, which at cold water flow through

die Leitung 3 einen Impuls erzeugt, der über die Signalleitung 8a dem Signaleingang einer Pumpensteuerung 8 zugeleitet wird, in der er zu einem Aktivierungsimpuls für die Pumpen 5 und 6 verarbeitet wird, der diese über Leitungen 8b und 8c aktiviert. In die Steuerungthe line 3 generates a pulse that is fed via the signal line 8a to the signal input of a pump control 8 where it is processed into an activation pulse for the pumps 5 and 6, which activates them via lines 8b and 8c. In the control

8 ist ein einstellbares Zeitglied integriert, vorzugsweise ein stufenlos einstellbares Zeitrelais zum Akti-8 an adjustable timer is integrated, preferably a continuously adjustable time relay for activating

• ··

vieren der Pumpen 5 und 6 durch deren Anschalten an das Stromnetz, mit dem die Steuerung 8 über ein Kabel 9 mit Schukostecker 11 zu verbinden ist. Durch das Zeitglied wird die Stromzuleitung zu den Pumpen 5 und 6 beim Ablauf des eingestellten Zeitintervalls (z.B. bis zu 10 Minuten) ab Pumpenanschaltung unterbrochen, sodaß erst ein erneuter Impuls vom Sensor die Pumpen 5 und 6 wieder aktivieren kann. Um einen Impuls bei Kaltwasserentnahme zu verhindern, weist der Durchflußsensor 7 einen mit einer Ausgleichsbohrung versehenen Hohlkolben auf.four of the pumps 5 and 6 by connecting them to the power supply, to which the control 8 is connected via a cable 9 with a Schuko plug 11. The timer interrupts the power supply to the pumps 5 and 6 when the set time interval (e.g. up to 10 minutes) has elapsed since the pumps were switched on, so that only a new pulse from the sensor can activate the pumps 5 and 6 again. In order to prevent a pulse when cold water is drawn off, the flow sensor 7 has a hollow piston with a compensating bore.

Der Wärmeaustauscher 2 mit den an ihn angeschlossenen Leitungen, nämlich den Wasservor- und -rücklaufleitungen 10a und 10b, den Brauchwasserleitungen 20a und 20b sowie der Kaltwasserzuleitung 3 mit dem Sensor 7, die Pumpen 5 und 6 und die Steuerung 8 mit den Leitungen 8a, 8b und 8c sind in einem montagefertigen Gehäuse 12 untergebracht, durch dessen Wandungen die l/erbindungsleitungen zwischen Wärmeaustauscher 2 und dem Wärmespeicher 1 einerseits (Leitungen 10a und 10b) und der externen Leitung 20 c andererseits (Leitungen 20a und 20b) und überdies dem Wasserversorgungsnetz (Leitung 3) mit ihren freien Anschlußenden hindurchgeführt sind, die zujeckmäßigerweise mit Anschlußbuchsen od. dergl. ausgerüstet sind. Kabel 9 ist ebenfalls durch das Gehäuse 12 hindurchgeführt, sodaß sich der Schukostecker 11 außerhalb des Gehäuses 12 befindet. Der Anschluß des Wärmeaustauscher-Aggregates an den Wärmespeicher 1, die zu versorgende(&eegr;) Brauchwasserleitung(en) und das Wasserversorgungsnetz kann somit auf einfache und schnelle Weise durch Anschließen von fünf anschlußfertigen Rohrenden an die Warmwasserspeicher-Zu- und Ableitungen bzw. die Zu- und Abflüsse der zu versorgenden Brauchwasserlei tang 20c und das Wasserversorgungsnetz erfolgen, wonach durch Einstecken des Schukosteckers in eine 230-Volt Schuko-Steckdose der Anschluß ans Stromnetz erfolgen kann.The heat exchanger 2 with the lines connected to it, namely the water supply and return lines 10a and 10b, the service water lines 20a and 20b and the cold water supply line 3 with the sensor 7, the pumps 5 and 6 and the control 8 with the lines 8a, 8b and 8c are housed in a ready-to-assemble housing 12, through the walls of which the connecting lines between the heat exchanger 2 and the heat accumulator 1 on the one hand (lines 10a and 10b) and the external line 20c on the other hand (lines 20a and 20b) and also the water supply network (line 3) are led through with their free connection ends, which are conveniently equipped with connection sockets or the like. Cable 9 is also led through the housing 12 so that the Schuko plug 11 is located outside the housing 12. The connection of the heat exchanger unit to the heat storage tank 1, the domestic water pipe(s) to be supplied and the water supply network can thus be carried out in a simple and quick manner by connecting five ready-to-connect pipe ends to the hot water storage tank inlets and outlets or the inlets and outlets of the domestic water pipe 20c to be supplied and the water supply network, after which the connection to the power grid can be made by inserting the Schuko plug into a 230-volt Schuko socket.

Das Wärmeaustauscher-Aggregat arbeitet im Einbau-Zustand wie folgt:The heat exchanger unit works as follows when installed:

Durch nur kurzzeitiges Öffnen des Zapfventils 4a wird ein kurzzeitiger Durchfluß von Kaltwasser durch die Leitung 3 verursacht, durch den im Sensor 7 ein Impuls erzeugt wird, der in der Steuerung 8 einen Anschaltimpuls für die Pumpen 5 und 6 erzeugt, der diese anlaufen läßt. Es strömt nun sowohl Heiz-Warmwasser als auch Brauchwasser durch den Wärmeaustauscher 2 so lange, bis die Brauchwassertemperatur in der Zirkulationsleitung 20a, 20b, 20c den eingestellten Wert erreicht hat. Bei diesem schaltet der Temperaturschalter in der Zirkulationspumpe 6 diese ab, sodaß nur die Pumpe 5 weiterläuft, bis diese vom Zeitschaltglied der Steuerung 8 nach der vorgegebenen Zeit abgeschaltet wird. An der Zapfstelle 4a kann nun durch erneutes Öffnen des Zapfventils 4a das auf die gewünschte Temperatur erwärmte Brauchwasser entnommen werden, was je nach Auslegung des Systems nur wenige Sekunden nach Auslösen des Impulses im Sensor 7 möglich ist. Während der Brauchwasserentnahme sorgt die Pumpe 5 für die Zuführung der nötigen Wärmeenergie zum Wärmeaustauscher. Solange nicht die Brauchwassertemperatur unter den vorgegebenen Wert abgesunken ist, bleibt die Zirkulationspumpe 6 durch den eingebauten Temperaturschalter abgeschaltet. Sie bleibt dies nach dem Abschaltimpuls durch die Zeitschaltung auch bei Unterschreiten dieser Minimaltemperatur, wenn kein Zapfventil für warmes Brauchwasser geöffnet ist bzw. wird, demzufolge kein Kaltwasser durch den Sensor 7 nachströmt und kein Sensor-Pumpenanschalt-Impuls die Steuerung erreicht. Nach Ablauf des am Zeitglied der Steuerung voreingestellten Zeitintervalls wird auch die Pumpe 5 deaktiviert uhd verbleibt in diesem Zustand bis zu erneuter Aktivierung mittels eines Signales des Sensors 7, das durch den Frischwasserzulauf zum Wärmeaustauscher 2 erzeugt wird.By opening the tap valve 4a only briefly, a short-term flow of cold water through the line 3 is caused, which generates a pulse in the sensor 7, which generates a switch-on pulse in the control 8 for the pumps 5 and 6, which starts them up. Both heating hot water and domestic water now flow through the heat exchanger 2 until the domestic water temperature in the circulation line 20a, 20b, 20c has reached the set value. At this point, the temperature switch in the circulation pump 6 switches it off, so that only the pump 5 continues to run until it is switched off by the timer of the control 8 after the specified time. At the tap point 4a, the domestic water heated to the desired temperature can now be drawn off by opening the tap valve 4a again, which, depending on the design of the system, is only possible a few seconds after the pulse in the sensor 7 is triggered. During the domestic water extraction, pump 5 ensures that the necessary heat energy is supplied to the heat exchanger. As long as the domestic water temperature has not fallen below the specified value, the circulation pump 6 remains switched off by the built-in temperature switch. It remains switched off after the switch-off pulse by the timer even if this minimum temperature is not reached, if no tap valve for warm domestic water is or will be opened, as a result no cold water flows through sensor 7 and no sensor pump activation pulse reaches the control. After the time interval preset on the control timer has elapsed, pump 5 is also deactivated and remains in this state until it is activated again by means of a signal from sensor 7, which is generated by the fresh water supply to heat exchanger 2.

Durch diese verbrauchsabhängige Steuerung der Pumpenlaufzeiten ist eine beträchtliche Energieeinsparung möglich bei Verminderung des Pumpenverschleisses. Die Möglichkeit des schnellen Aufwärmens von an einer WarmiAiasser-Zapfstelle anstehendem, erkalteten Brauchwasser in Zirkulationsströmung vermeidet die bei den bekannten Systemen in diesen Fällen auftretenden Wasserverluste. This consumption-dependent control of pump running times makes it possible to achieve considerable energy savings while reducing pump wear. The ability to quickly heat up cold domestic water at a hot water tap in a circulating flow avoids the water losses that occur in these cases with the known systems.

Das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel kann Abwandlungen im Rahmen des fachmännischen Ermessens erfahren, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Insbesondere kann der Heizenergiespeicher eine andere Speicherart als ein Warmwasserspeicher sein, z.B. ein Solarpufferspeicher, ein Durchlauferhitzer od. dergl.The illustrated and described embodiment can be modified within the scope of expert discretion without departing from the basic idea of the invention. In particular, the heating energy storage unit can be a different type of storage unit than a hot water storage unit, e.g. a solar buffer storage unit, a continuous flow heater or the like.

Claims

Protection claims:

1. Heat exchanger unit for domestic water preparation, the heat exchanger with its domestic water flow line is to be connected to a fresh water supply line from the water supply network as well as to a domestic water tap line to be supplied with at least one tap point, and with its heating medium flow area to a heating medium storage tank, characterized in that

- that the heating medium flow line of the heat exchanger (2) is firmly connected at both ends to a line branch (10a, 10b), the open end of which is designed as a connection end, e.g. by means of a connection socket, with a pump (5) connected to the return branch (10b),

- that the service water flow line of the heat exchanger (2) is firmly connected at both ends to a line branch (20a, 20b), the open end of which is designed as a connection end, e.g.

by means of a connection socket, wherein a pump (6) is connected to a line branch (20b),

- that a flow sensor (7) is connected to a cold water pipe branch (3) which is firmly connected to the service water inlet end of the heat exchanger (2), the open end of which is designed as a connection end, e.g. by means of a connection socket, which generates a pulse when the water flows through, which pulse is fed to a control system (8), and

- that the control (8) has a circuit for processing the activation energies supplied to the pumps (5, 6) by the sensor pulse, as well as a preferably continuously adjustable timer element which switches off the pumps (5, 6) after the set time interval.

2. Heat exchanger unit according to claim 1, characterized in that the flow sensor (7) is provided with a hollow piston with a compensating bore to avoid pulse generation when cold water is withdrawn.

^ 3. Heat exchanger unit according to claim 1 or 2, characterized by an adjustable temperature switch integrated into the circulation pump (6), which automatically switches off the pump (6) when the predetermined maximum temperature in the conveying medium is reached and prevents the pump (6) from being switched on again before the conveying medium temperature drops below a predetermined minimum value.

4. Heat exchanger unit according to at least one of the preceding claims, characterized in that the time switching element of the control (8) is a (preferably continuously) adjustable time relay.

5. Heat exchanger unit according to at least one of the previous claims, characterized by a central power supply line (9) to the control (8), preferably through a cable (9) with a Schuko plug (11), from which the power supply lines (8a, 8b, 8c) lead to the other power consumers of the unit.

6. Heat exchanger unit according to at least one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (2) with the line branches (10a, 10b, 20a, 20b, 3) firmly connected to it and the pumps (5, 6) as well as the flow sensor (7) and the control (8) with the associated lines (8a, 8b, 8c, 9) are housed in a ready-to-assemble housing (12), through the walls of which the line branches (10a, 10b, 20a, 20b, 3) and the central power supply (9) are guided, so that the line connection ends and the Schuko plug (11) are located outside the housing (12).