-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Haustechnikgerät.
-
Insbesondere
in wärmeren
Klimaregionen weist das Wasser aus einer Wasserzuleitung eines Wasserversorgungssystems
eine höhere
Temperatur, beispielsweise bis zu 30° auf. Die hohe Vorlauftemperatur
in der Wasserzuleitung ist zwar vorteilhaft hinsichtlich der Bereitstellung
von Warmwasser, aber das Vorsehen von kaltem Wasser ist nicht ohne
Weiteres möglich.
Die Gefahr von Legionellen besteht schon in der Wasserzuleitung.
-
Es
ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Haustechnikgerät vorzusehen, welches
dazu in der Lage ist, sowohl Warmwasser als auch kaltes Wasser zur
Verfügung
zu stellen, wenn die Vorlauftemperatur von Wasser aus einer Wasserzuleitung
einen erhöhten
Wert aufweist.
-
Diese
Aufgabe wird durch ein elektrisches Haustechnikgerät gemäß dem Anspruch
1 gelöst.
-
Somit
wird ein elektrisches Haustechnikgerät mit einem ersten Speicher
mit einem Wärmetauscher und
einem zweiten als Schichtenspeicher ausgestalteten Speicher vorgesehen,
wobei der zweite Speicher dazu dient, Warmwasser vor zusehen. Warmwasser
aus dem zweiten Speicher wird mittels des Wärmetauschers in dem ersten
Speicher abgekühlt, bevor
es über
eine Warmwasserleitung abgegeben wird.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das elektrische Haustechnikgerät einen Wärmetauscher
auf, welcher über
einen ersten Anschluss mit einem unteren Ende des zweiten Speichers, über einen
zweiten Anschluss mit einem oberen Ende des zweiten Speichers, über einen
dritten Anschluss mit einem 3-Wege-Ventil und über einen vierten Anschluss
mit einer Kaltwasserzuleitung gekoppelt ist, wobei Wasser aus der
Wasserzuleitung über
den vierten und den ersten Anschluss in das untere Ende des zweiten
Speichers fließt.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das 3-Wege-Ventil über eine zweite
Leitung mit dem Wärmetauscher
in dem ersten Speicher, über
den dritten Anschluss mit dem Wärmetauscher
und mit der Warmwasserleitung gekoppelt, wobei das 3-Wege-Ventil
derart geschaltet ist, dass Wasser von dem dritten Anschluss des
Wärmetauschers über eine
zweite Leitung zu dem Wärmetauscher
in dem ersten Speicher geführt
wird, wo das Wasser abgekühlt
wird.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Haustechnikgerät eine Wärmepumpe
mit einem in dem ersten Speicher angeordneten Verdampfer, einem
in dem zweiten Speicher angeordneten Verflüssiger, einem Ventil und einem
Kompressor auf.
-
Die
Erfindung betrifft den Gedanken, dass das verwendete Wasservolumen
beim Duschvorgang nicht vermischt wird. Eine Mischung von Zulaufwasser
und Ablaufwasser erfolgt nicht, weder im Haustechnikgerät noch an
einer Armatur außerhalb des
Haustechnikgerätes.
Durch eine Erwärmung
auf mindestens 64° kann
ein Legionellenschutz vorgesehen werden. Dazu kann das Gerät einen
ersten geschlossenen Wasserspeicher mit einem Wärmetauscher und einem Verdampfer
aufweisen, wobei der erste Speicher als Kältespeicher verwendet wird.
Ein zweiter Speicher wird als Schichtenspeicher ausgestaltet und
dient als Wasserspeicher beispielsweise für einen Duschvorgang. Der zweite
Speicher weist einen Verflüssiger
sowie einen (externen) Wärmetauscher
auf.
-
Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Vorteile
und Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert.
-
1 zeigt
eine schematische Darstellung eines elektrischen Haustechnikgerätes gemäß der Erfindung,
-
2 zeigt
eine schematische Darstellung des elektrischen Haustechnikgerätes mit
zwei zusätzlichen
Wärmetauschern.
-
Das
Haustechnikgerät
gemäß 1 weist einen
ersten Speicher A und einen zweiten Speicher B auf. In bzw. an dem
ersten Speicher A ist ein Wärmetauscher 60 und
ein Verdamper 10 vorgesehen. In bzw. an dem zweiten Speicher
B ist ein Verflüssiger 20 vorgesehen.
Zwischen dem Verdamper 10 und dem Verflüssiger 20 ist ein
Ventil 40 vorgesehen. Der Kältemittelkreislauf weist somit
wenigstens einen Verdamper 10, ein Ventil 40,
einen Verflüssiger 20 sowie
einen Kompressor 30 auf.
-
Der
zweite Speicher B ist vorzugsweise als Schichtenspeicher ausgestaltet,
so dass Wasser mit einer Temperatur zwischen 30 und 65°C in dem
Speicher vorhanden ist. In dem zweiten Speicher B kann ferner optional
ein Heizstab 1 und/oder ein Wärmetauscher 80 zur
weiteren Erwärmung
des sich in dem Schichtenspeicher befindlichen Wassers beispielsweise
auf über
65°C vorgesehen
sein.
-
Das
Gerät weist
ferner eine Wasserzuleitung WZ und eine Warmwasserleitung WW zur
Abgabe von Warm- und Kaltwasser auf. Das über die Wasserzuleitung WZ
zugeleitete Wasser kann eine Temperatur von bis zu 30° insbesondere
in wärmeren
Klimaregionen aufweisen. Die Wasserzuleitung WZ führt zu einem
Wärmetauscher 70 mit
vier Anschlüssen 71, 72, 73, 74,
welcher über
den ersten Anschluss 71 mit dem unteren Ende des zweiten
Speichers B und über
einen zweiten Anschluss 72 mit dem oberen Ende des zweiten
Speichers B verbunden ist. Die Warmwasserleitung WW ist über einen Heizstab 2 und
ein Ventil 50 mit dem vierten Anschluss 73 des
Wärmetauschers 70 verbunden. Über den
ersten Anschluss 71 ist der Wärmetauscher 70 mit
dem unteren Ende des Speichers B verbunden. Über den zweiten Anschluss 72 ist
der Wärmetauscher 70 mit
dem oberen Ende des zweiten Speichers B verbunden. Über den
Anschluss 74 ist der Wärmetauscher 70 mit
der Wasserzuleitung WZ verbunden. Über den Anschluss 73 ist
der Wärmetauscher 70 mit
dem 3-Wege-Ventil 50 verbunden. Der Wärmetauscher 60 in
dem ersten Speicher A ist über eine
erste Leitung 61 mit der Warmwasserleitung WW und über eine
zweite Leitung 62 mit dem 3-Wege-Ventil 50 verbunden.
-
Der
erste Speicher A dient als Kältespeicher, so
dass die Temperatur in dem Speicher 0 bis 30° beträgt. Der Heizstab 2 kann
als ein Durchlauferhitzer mit beispielsweise 3 kW ausgestaltet sein
oder als Wärmetauscher
an den Kältemittelkreislauf
angeschlossen sein.
-
Der
erste Speicher A kann als ein geschlossener und gedämmter Wasserspeicher
ausgestaltet sein, wobei der erste Speicher A mit Wasser oder Sole
gefüllt
ist. Bei der Verwendung mit Sole sind tiefere Temperaturen als 0°C im Speicher
A zulässig. Die
Befüllung
des Speichers A erfolgt über
einen nicht dargestellten Anschluss, der in einem Ausführungsbeispiel über ein
Ventil mit der Wasserzuleitung WZ verbunden ist. Die Speicher A
und B weisen vorzugsweise ein Entlüftungsventil A1 und/oder B1
auf. Der zweite Speicher B kann als ein Schichtenspeicher ausgestaltet
sein und kann als Warmwasserspeicher beispielsweise zur Verwendung
bei einem Duschvorgang vorgesehen werden. Vorzugsweise ist auch
hier eine Dämmung
D vorgesehen. Wenn Wasser gezapft wird, dann fließt Wasser
durch den Wasserablauf aus dem Speicher B ab und durch den Wasserzulauf
Frischwasser hinzu. Das durch den Wasserablauf ablaufende Wasser
ist im Speicher zur Bekämpfung
von Legionellen beispielsweise auf 64°C erhitzt worden.
-
Das
Wasser aus der Wasserzuleitung WZ weist beispielsweise eine Temperatur
von 30° auf und
fließt über den
Anschluss 74 durch den Wärmetauscher 70, durch
den auch das beispielsweise auf 64° erwärmte Wasser aus dem zweiten
Speicher B fließt.
Somit erwärmt
sich das Wasser aus der Wasserzuleitung WZ beispielsweise auf ca.
50°. Dieses auf
50° erwärmte Wasser
fließt
in den Schichtenspeicher, d. h. den zweiten Speicher B nach.
-
Das
ablaufende Wasser fließt
durch den Anschluss 73 beispielsweise mit einer Temperatur
von 45° von
dem Wärmetauscher
zu dem 3-Wege-Ventil 50. Über das 3-Wege-Ventil 50 wird
das ablaufende Wasser (mit 45°) über die
zweite Leitung 62 in den Wärmetauscher 60 in
dem ersten Speicher A geführt. Das
Wasser, welches durch den Wärmetauscher 60 fließt, wird
somit beispielsweise auf 25° abgekühlt und
wird durch die Warmwasserleitung WW abgegeben. Somit kann das durch
den Wärmetauscher 60 im
ersten Speicher A fließende
Wasser abgekühlt werden.
Dies führt
jedoch dazu, dass sich das Wasser in dem ersten Speicher A erwärmt. Der
Wärmegewinn
des Speichers A kann über
den Verdampfer 10 zu einer Wärmepumpe, bestehend aus dem
Verdampfer 10, dem Ventil 40, insbesondere Expansionsventil,
dem Verflüssiger 20 und
dem Kompressor 30, abgeführt werden. Diese Wärmepumpe
weist vorzugsweise eine geringe Leistung auf, wobei der Wärmegewinn über den
Verflüssiger 20 in
den zweiten Speicher B zurückfließen kann
und das sich in dem zweiten Speicher B befindliche Wasser wird wieder
auf beispielsweise 64° erwärmt.
-
Somit
kann ein Benutzer mit einer Temperatur (z. B. 25°C) duschen, welche niedriger
als die Wassertemperatur in der Wasserzuleitung ist.
-
Wenn
gemäß einem
weiteren Beispiel ein Duschvorgang mit einer Temperatur von beispielsweise
40° durchgeführt werden
soll, so wird das Wasser aus der Wasserzuleitung WZ beispielsweise
mit einer Temperatur von 30° bei
Bedarf durch den Heizstab 2 erwärmt, bevor das Wasser aus der
Warmwasserleitung strömen
kann, oder nur ein Teilstrom des Wassers aus dem Speicher B durch
den Speicher A geführt.
Somit erfolgt eine Mischung des abfließenden Wassers an der Rohrverteilung 51.
-
Zunächst wird
das Wasser im zweiten Speicher B vom Verflüssiger erwärmt. Der Heizstab in dem zweiten
Speicher B (beispielsweise mit einer Leistung von 2 bis 3 kW) erhitzt
wenn nötig
zusätzlich das
Wasser (beispielsweise mit einer Temperatur von 30°), welches über den
Anschluss 71 des Wärmetauschers 70 in
das untere Ende des Speichers einströmt. In dem Wärmetauscher 70 wird
das zuströmende
Wasser durch das ablaufende Wasser erwärmt, beispielsweise auf 30°C bis 50°C. Somit
kann das Wasser über
die Leitung 71 beispielsweise mit einer Temperatur von
ca. 30 bis 45° in
das untere Ende des zweiten Speichers B gelangen, wo es von dem Heizstab 1 und
dem Verflüssiger 20 auf
64° erwärmt wird,
wodurch ein Legionellenschutz erreicht werden kann.
-
Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung nach 2 ist anstelle des Heizstabes 1 ein
Wärmetauscher 80 eingefügt, der
an den Kältemittelkreislauf über wenigstens
ein Ventil 81 angeschlossen ist. Weiterhin ist in diesem
Ausführungsbeispiel
ein weiterer Wärmetauscher 90 anstelle
des Heizstabes 2 an den Kältemittelkreislauf angeschlossen,
dies erfolgt beim Wärmetauscher 90 über Leitungen 92 und 93.
Die Leitung 92 ist an ein Dreiwegeventil 91 angeschlossen
und die Leitung 93 wird dem Kältemittelkreislauf vor dem
Expansionsventil 40 zugeführt. Der Wärmetauscher 90 dient
hierbei zur Nacherwärmung
des aus dem Wärmetauscher 70 kommenden
Wassers.
-
Wird
gemäß einem
nicht dargestellten Ausführungsbeispiel
die Leitung 92 des Wärmetauschers 90 hinter
dem Expansionsventil 40 und vor oder hinter dem Wärmetauscher 10 an
den Kältemittelkreislauf
angeschlossen, muss die Leitung 93 in diesem alternativen
Beispiel in Strömungsrichtung
des Kältemittels
vor dem Verdichter 30 wieder zugeführt werden. In diesem Fall
erfolgt beim Betrieb des Kältemittelkreislaufs
eine Nachkühlung
des aus dem Wärmetauscher 70 fließenden Wassers
durch den Wärmetauscher 90.
-
Gemäß 2 ist
weiterhin die Anordnung eines Wärmetauschers 100 und
oder eines Wärmetauschers 110 ausgeführt. Diese
sind über
Kältemittelleitungen 102 und 103 beim
Wärmetauscher 100 bzw. beim
Wärmetauscher 110 über die
Leitungen 112 und 113 an den Kältemittelkreislauf angeschlossen. Der
Wärmetauscher 110 wird
dabei über
ein Ventil 111, und der Wärmetauscher 100 über ein
Ventil 101 bei Bedarf an den Kältemittelkreislauf angeschlossen bzw.
bei Öffnung
der Ventile 101 und/oder 111 die Wärmetauscher 110 und/oder 100 vom
Kältemittel durchflossen.
Der Wärmetauscher 100 wird
vorzugsweise von einem Lüfter 104 mit
Kühlluft
durchströmt. Der
Wärmetauscher 100 ist
erforderlich, wenn eine stärkere
Kühlung
insbesondere durch den Verdampfer 10 oder 90 durchgeführt werden
soll. Spätestens wenn
der Speicher B eine vorgesehene Temperatur erreicht hat, kann er
keine weitere Wärme
aufnehmen, die dem Speicher A entnommen werden soll. Diese weitere
Wärme wird
dann über
den Wärmetauscher 100 an
einen Raum zur Erwärmung
des Raumes oder über
einen außenliegenden
Wärmetauscher 100 an
die Aussenluft abgegeben. Andernfalls kann aber auch der Betriebsfall
vorliegen, dass nicht genügend
Kälte vom
Wärmespeicher
A aufgenommen werden kann, z. B. wenn dieser eine Temperatur von
nahezu 0°C
erreicht hat. Hierbei muss ein Frostschutz überwacht werden, wenn Wasser
als Wärmeträgermedium
im Wärmespeicher
A verwendet wird. Ist der Grenzwert für die Speicherung oder die
Bereitstellung von Kälte
bzw. kaltem Wasser erreicht, oder ein Betriebszustand erreicht,
bei dem mehr Wärme als
Kälte produziert
werden soll, wird das Kältemittel durch
den Wärmetauscher 110 geleitet
und die überschüssige Kälte an einen
Raum oder die Aussenluft abgegeben, vorzugsweise unterstützt durch
einen Lüfter 114.
-
Das
Hausgerät
weist ein nicht dargestelltes Regelgerät auf, bzw. ist mit einem Regelgerät verbunden,
welches die Wassertemperaturen in den Speichern A und B überwacht
sowie die Temperaturen des abgeführten
Wassers erfasst und regelt. Temperaturfühler sind an geeigneter Stelle
in den Speichern A und B angebracht, im Speicher A insbesondere
wenigstens ein Temperaturfühler
TA in der oberen Hälfte, und im Speicher B ein
Temperaturfühler
TB insbesondere in der unteren Hälfte. Die
Temperaturfühler
TW, TWB, TWW, TWZ, TA und/oder
TB sind mit dem Regelgerät verbunden, und deren Daten werden
im Regelgerät
so verarbeitet, dass entsprechende Solltemperaturen TSW,
TSWB, TSWW, TSA und/oder TSB erreicht
werden. Diese Temperaturen werden durch Ansteuerung des Ventils 50 und/oder der
Bauelemente des Kältemittelkreislaufs,
insbesondere des Verdichters 30 und des Expansionsventils 40,
eingestellt. Weiterhin sind die Heizstäbe 1 und 2,
die Ventile 81, 101 und/oder 111 sowie
die Lüfter 104 und 114 mit
dem Regelgerät
verbunden und werden gemäß dem Verfahren
vom Regelgerät
zur Erreichung der Solltemperaturen TSW,
TSWB, TSWW und/oder TSB angesteuert.
-
Das
Leistungsspektrum des Hausgeräts
erstreckt sich von kleinen Leistungen zwischen 0,5 und 3 kW, bedingt
durch einphasige Stromnetze, bis hin zu Anlagen mit höheren Leistungen,
insbesondere 5 bis 30 kW bei dreiphasigen Netzen.