非饮用水加热单元的制作方法

专利名称：非饮用水加热单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在供热设备中使用的非饮用水加热单元。
背景技术：
在供热设备中，通常必须对非饮用水进行加热。为此已知的是，或者设置蓄水器， 并在蓄水期中对非饮用水加热；或者使用热交换器，在其中以连续式加热器的方式利用加热介质对非饮用水进行加热。在此将非饮用水加热单元看作是结构单元，其中集成了用于非饮用水加热的所有主要组件，因此可以将其作为预组装单元使用，并集成或安装在供热设备中。为了对非饮用水加热进行控制，需要检测非饮用水请求，即检测用于已加热的非饮用水的水龙头是否打开，以便此后借助于加热介质对非饮用水加热，例如借助于循环泵输送加热介质通过热交换器。如果附加地对非饮用水设置循环，以便就是在未使用的情况下也使处于建筑物的非饮用水管道中的非饮用水保持是加热了的，然而此时的困难之处在于，如何将非饮用水请求与由循环引起的流动区分开来。

发明内容
鉴于这些问题，本发明的目的在于提出一种非饮用水加热单元，该装置在采用非饮用水循环时能够可靠地检测非饮用水请求。本发明的目的通过一种非饮用水加热单元得以实现，该装置具有至少一个热交换器，热交换器具有用于加热介质的第一流路和用于待加热非饮用水的第二流路，其中，冷水管道和用于已加热非饮用水的循环管道通入节点中，该节点位于通向热交换器的第二流路的输入管道中；以及用于控制非饮用水加热的控制单元，该控制单元用于检测非饮用水加热请求，在此，将控制单元设置为，对传感器的输出信号进行分析，传感器设置在节点的附近，但在冷水管道中与节点间隔开。。如上所述，根据本发明的非饮用水加热单元是一种被设计安装在供热设备中的结构单元，并在供热设备中负责非饮用水的加热。在此，非饮用水加热单元具有至少一个作为中央构件的热交换器。此外，该非饮用水加热单元作为集成结构单元优选具有非饮用水加热所需的所有主要元件，例如所需要的泵、阀门、连接件或连接接头、传感器和/或控制装置或控制单元，以便控制非饮用水加热。这种非饮用水加热单元可以作为预组装的结构单元集成在供热设备中。为此，非饮用水加热单元具有必需的管道接口，以便将非饮用水加热单元与供热设备或建筑物中的管道相连接。这些管道接口特别是用于加热介质的入口和出口、用于待加热非饮用水的入口和出口以及用于非饮用水循环的循环管道。此外，优选设置用于电源的电气接口，必要时还设置用于与诸如中央设备控制器和/或供热控制器的外部设备进行数据通讯的接口。热交换器优选设计为板式热交换器。一方面，这种板式热交换器的制造成本低廉，另一方面，其可以内在稳定地构成，从而可以构成非饮用水加热单元的承载构件，其他组件、优选所有其余的组件都固定在该承载构件上。由此在理想情况下可以放弃用于固定非饮用水加热单元构件的外部承载结构。至少一个热交换器具有用于加热介质的第一流路，在必要时通过连接接头为该第一流路配备管道接口，用以与供热循环线路或蓄热器相连接。此外，还设置用于待加热非饮用水的第二流路。这两个位于热交换器内的流路是彼此分开的，从而在二者之间有可能形成热传递。在通向第二流路的输入管道中设置节点，在节点中通入两个流动通道，即，一个是冷水管道，另一个是用于已加热的非饮用水的循环管道。也就是说，将待加热的冷水和循环的已加热的非饮用水供应给通向热交换器的第二流路的输入管道。此外，热交换器装置具有用于控制或调节非饮用水加热的控制单元。在此，控制单元特别是例如通过控制用于供应加热介质的循环泵来控制关于加热介质的热量供应。控制单元被设计用于检测非饮用水请求。即，控制单元可以识别，什么时候汲水位置取走已加热的非饮用水，以相应地供给加热介质，以通过热交换器加热非饮用水。根据本发明，控制单元用于对温度传感器的输出信号进行分析，温度传感器在冷水管道中设置在节点的附近，但与节点间隔开。借助于温度传感器可以检测非饮用水请求。 当要由热交换器加热的冷的非饮用水通过冷水管道流入时，冷水管道中的温度传感器将检测冷的待供应的非饮用水的温度。但是，由于温度传感器设置在有循环管道通入的节点附近，因此，在不需要已加热的非饮用水并因此在冷水管道中没有引起流动的情况下，位于冷水管道中的水由于空间上的接近而被循环的、业已加热的非饮用水加热，这些业已加热的非饮用水流经节点。这在温度传感器上是可探测的。如果现在需要非饮用水，在冷水管道中会再次出现流动，从而使冷水流入，并在那里出现温度传感器可检测的温度。因此，可以借助于温度传感器来确定非饮用水请求，从而可以为此目的而放弃使用流传感器。由此还可以当已加热非饮用水在非饮用水管道中循环时，毫无问题地将循环与真实的非饮用水请求区分开来。优选将温度传感器垂直设置在节点的上方。当冷水管道中不存在流动时，这将有利于加热，因为已加热的循环非饮用水可以在冷水管道中上升。另外，相宜的是在冷水管道中循环管道中的温度会影响冷水管道中的温度的位置上设置温度传感器。也就是说，温度传感器与节点之间的距离不能过大。温度传感器必须靠近节点设置，从而在温度传感器的位置上，依然可以通过在节点上通入循环的已加热非饮用水，对位于冷水管道中的水进行加热。优选控制单元可以根据由温度传感器检测到的温度变化，特别是根据温度变化过程来识别非饮用水请求。也就是说，检测随时间变化的温度，并对随时间变化的温度变化或温度变化过程进行分析。根据典型的温度变化过程，特别是温度下降，可以通过控制单元来识别非饮用水请求。如上所述，根据在冷水管道中是否有流动存在，或那里是否存在水，温度传感器会检测到不同的温度，并因此由循环的非饮用水进行加热。当在冷水管道中出现导致那里的温度降低的流动时，控制单元可以基于温度变化检测到非饮用水请求。特别优选设置循环泵，其供应通过热交换器的加热介质。这种循环泵是一种转速可调的循环泵，从而使其能够合乎要求地改变加热介质的供应流，在此，转速由控制单元根据用于非饮用水加热的热量需求而预先给定。
此外，优选将控制单元设计为，根据非饮用水请求接通和关闭循环泵。也就是说， 当控制单元识别出非饮用水请求时，即在供应非饮用水的冷水管道中检测到流动时，控制单元接通循环泵，从而向热交换器供应加热介质，以对非饮用水加热。如前所述，冷水管道中的流动可以借助于设置在那里的温度传感器进行检测。特别优选控制单元至少部分地集成在循环泵的控制电子设备中，其中，将循环泵设置为具有控制电子设备和电力驱动电机的循环泵机组。控制电子设备用于控制或调节驱动电机。驱动电机特别优选具有转速调节器，从而使控制装置可以通过驱动电机的转速控制或调节循环泵的供应流。如果用于控制非饮用水加热的控制单元集成在循环泵机组的控制电子设备中，将可以简化非饮用水加热单元的组装和调试，因为通过这种方式可以不用考虑建立控制单元和循环泵的连接。只需要在具有集成的控制单元的循环泵机组和传感器之间建立连接或通讯。在一种特殊的实施方式中，传感器是组合的温度_压力传感器和/或温度_流传感器，这种传感器除了温度之外还可以检测绝对压力和/或压差或冷水管道中的流动。流测量可以作为涡流测量借助于障碍物和压力传感器来进行。压力或流动信号在非饮用水加热单元中可用于其他的调节或控制功能。进一步优选在热交换器的第二流路，也就是用于非饮用水的流路的输出侧设置温度和/或流量传感器，其输出信号由控制单元进行检测，其中，将控制单元设置为，使其根据该输出信号确定用于非饮用水加热的对加热介质的需求。控制单元特别是可以将检测到的位于第二流路上的非饮用水的输出温度与设定温度相比较。低于设定温度意味着热量需求的增加。根据该信息可以使控制单元安排关于加热介质的增加的热量供应，其中，例如供给加热介质的循环泵的供应流通过提高循环泵的转速得以增大。将处于非饮用水的第二流路中的流量作为关于所需热量要求的特征参数。提高的流量意味着热量要求的提高，从而特别是通过提高供应加热介质的循环泵的转速，可以使控制单元直接增加加热介质的供应。因此，控制单元优选根据所检测到的对加热介质的需求来调整循环泵的供应流。 这对于将控制单元直接集成在循环泵或循环泵机组的控制电子设备当中是特别有利的。进一步优选在热交换器的第一流路的输入侧设置温度传感器，用于检测供应给热交换器的加热介质的温度。该温度可以看作是另一个特征参数，在此基础上，控制装置可以通过对供应加热介质的循环泵的转速调节或控制来调整加热介质的供应流。加热介质温度越低就要求越高的体积流量。例如，当利用太阳能对加热介质进行加热或撤除蓄热器时，加热介质温度会出现波动。优选在循环管道中设置环流泵(Zirkulationspumpe)，并设置循环控制器，将该循环控制器设计为，能够至少根据所检测到的加热介质温度来接通和关闭环流泵。这样就能够在所供应的加热介质的温度很小时放弃循环。因此，当设置在热交换器的流路输入侧的温度传感器所检测到的温度低于预设的温度时，循环控制器关闭环流泵。这对于会同排出加热介质的蓄热器一起使用非饮用水加热单元的情况是特别有利的。如果热交换器中的温度过低，那么可以通过关闭环流泵使循环中断，从而防止蓄热器进一步变冷。当与太阳能设备相结合时，这也是特别有利的，例如，如果用于对加热介质加热的太阳光线过少，就可以使循环中断。
进一步优选，循环控制器至少部分集成在用于控制非饮用水加热的控制单元中， 特别优选将其完全集成在控制单元中，在此，控制单元本身也可以全部或部分地集成在用于供应加热介质的循环泵机组的控制电子设备中。替代地，也可以考虑使循环控制器和用于控制非饮用水加热的控制单元分别全部或部分地集成在环流泵的控制电子设备中。通过控制组件在循环泵机组的控制电子设备中的集成，将减少待安装电子元件的数量，由此降低材料成本和安装费用。环流泵可以通过合适的接口，特别是无线接口，例如无线电接口， 与用于供应加热介质的循环泵进行通讯，从而使用于加热介质的循环泵的控制电子设备也可以控制环流泵。为了简化传感器的集成，可以进一步优选设置数据采集模块，可以将温度传感器和/或其他的传感器与该数据采集模块相连接，例如设置在第一流路输入侧的温度传感器以及压力和流传感器。为此，数据采集模块具有合适的用于传感器的接口，特别是接线插头或接线端子，传感器可以借助于数据导线连接在这些接口上。替代地，还可以考虑通过合适的接口在数据采集模块和传感器之间形成无线通讯。数据采集模块具有输出接口，检测到在该输出接口上提供一个或多个传感器信号和/或由这些信号导出的数据。控制单元在其侧面具有用于接收来自输出接口的信号或数据的输入接口。因此，控制单元通过其输入接口读取来自数据采集模块的输出接口的信号或数据，以便在此基础上对非饮用水加热进行控制或调节，必要时也控制或调节循环。这种数据采集模块的优势在于，传感器不必直接连接控制单元。这特别有利于将控制单元集成在泵机组中，因此由此可以相对于较小的结构空间而放弃使用大量的传感器接口。泵机组的对外密封也不会受到影响，因为不必设置用于传感器的接口。换而言之，只需要提供对数据采集模块的接口。还可以简化泵机组的拆除和安装，因为在此不会损害传感器的接口。特别优选将输出接口和输入接口设置为，特别是通过无线电进行无线通讯。通过这种方式，对于用于控制单元和数据采集模块之间的通讯的电缆的连接，可以完全不再需要接口，从而例如，当控制单元集成在循环泵中时，除了用于网络电缆的接口之外，不必再有其他的接口。这增强了泵机组的控制电子设备的密封并使泵机组的安装得以简化。


下面将参照附图对本发明做示例性的说明。图1示出了设置在蓄热器上的非饮用水加热单元的整体视图，图2示出了如图1所示的非饮用水加热单元的整体透视图，图3示出了具有连接接头的热交换器的透视图，图4示出了如图2所示的非饮用水加热单元的截面图，图5和图6示出了如图1、图2和图4所示的没有非饮用水循环模块的非饮用水加热单元，图7示出了具有非饮用水循环模块的非饮用水加热单元的透视分解图，图8示出了具有已安装非饮用水循环模块的非饮用水加热单元的透视图，图9示意性示出了如图3所示的热交换器内的流路，图10示出了在热交换器内关于流路的温度变化，图11示出了非饮用水加热单元的液压电路图，
图12示出了温度传感器在非饮用水加热单元的冷水入口中检测到的温度变化，图13示意性示出了从传感器到控制装置的数据传输，图14示出了多个非饮用水加热单元2在级联配置中的布置，图15示意性示出了如图14所示的多个非饮用水加热单元的控制，图16示意性示出了用于调节非饮用水加热单元的调节回路。
具体实施例方式作为实施例示出的热交换器单元是非饮用水加热单元2，并设置用于加热设备中。 在此所示出的实施例(图1)中，非饮用水加热单元2安装在蓄热器4上，例如存储被太阳能加热的热水的储水器。由蓄热器4向非饮用水加热单元2的热交换器6输送用于加热非饮用水的加热介质。在图1中打开地示出了围绕非饮用水加热单元2的壳体，也就是，前盖被拿掉。在其它的图中示出了没有环绕的壳体的非饮用水加热单元2。热交换器单元或非饮用水加热单元2的中央构件是板式热交换器形式的热交换器6。通过该热交换器6对待加热的非饮用水进行加热，并作为已加热的非饮用水送出，以例如在房屋中向位于盥洗盆、淋浴、浴缸等上的水龙头7供应加热的非饮用水。为了加热非饮用水，需要向热交换器供应加热介质。如图9所示，热交换器在其内部具有两个流路。第一流路10是用于输送加热介质通过热交换器的流路。第二流路12用于输送非饮用水通过热交换器。两个流路以公知的方式通过板彼此隔开，通过该板可以实现从加热介质到非饮用水的热传递。板堆的两个外板13构成热交换器6的两个彼此相对的侧表面。在这些侧表面上设置热交换器6的流体接口 14-20，并固定连接接头，这将在下面进行说明。加热介质通过入口 14流入热交换器6，并通过出口 16再次流出。待加热的非饮用水从入口 18流入热交换器6，并在出口 20再次由从热交换器流出。如图9示意性示出的， 热交换器分为A、B、C三个部分。在通过第二流路12的非饮用水的流动方向上，由A部分构成第一部分，其中，第一流路10和第二流路12彼此相对流地互相经过。也就是说，待加热的非饮用水和加热介质沿相反的方向在将它们分开的热交换器的板上流过。其效果是，经过入口进入热交换器6的冷非饮用水首先通过业已冷却的从出口 16流出的加热介质进行加热，然后沿流动方向到达越来越热的加热介质附近。热交换器6具有第二部分B，其中，第一流路10和第二流路12不再相对于彼此逆向流动，而是同向流动地被引导，即，第一流路 10和第二流路12中的液流彼此在同一方向上沿使其分离的板或其他将其分离的导热分离元件同向地前。反转部分C在第一部分A和第二部分B之间，其中，在流路中实现流动方向的彼此相对地反转。在此示出的实施例中，热交换器的部分A、B和C集成在一个热交换器中。但是需要指出的是，A部分和B部分也可以设置在独立的热交换器中，并且在C部分中，彼此相对的流动方向的反转可以通过两个热交换器的相应的管道连接(Verrohrimg)来实现。通过对同向流动原理的反转可以防止非饮用水过热，因为在出口 20流出的加热的非饮用水在其流路12的最后部分并不是直接由从入口 14流入的热的加热介质加热的， 而是通过已经有些冷却了的加热介质加热的。由此使所能达到的最大非饮用水温度受到限制。这在图10中可以看到。在如图10所示的图中，加热介质的温度T的曲线22位于路径S的上方，非饮用水的温度T的曲线M也位于路径&的上方。可以看出，非饮用水的出口并不位于流入的加热介质的最高温度的区域内，只要能够达到在由热交换器流出的非饮用水的出口 20的区域内加热介质的温度水平的最大温度。在板式热交换器6上，将用于加热介质的入口 14和出口 16以及用于待加热的非饮用水的入口 18和用于已加热的非饮用水的出口 20作为流体接口，在其上又安装用于连接其他组件和管道的连接接头。在用于已加热的非饮用水的出口 20上安装第一连接接头 26。该连接接头具有基础元件(BasiselementUS，该基础元件观以相同的结构在第二连接接头30中仅转动180°地安装在构成出口 16和入口 18的热交换器6的流体接口上。其优点在于，同样的基础元件观可以作为第一连接接头和第二连接接头使用，并可以减少零件种类。在基础元件28中设置两个彼此分开的流动通道32和34。流动通道32构造为T 形的，并通向三个连接口 36、38和40 (见图4中的截面图)。当使用基础元件28作为第一连接接头沈时，连接口 36闲置并由热交换器6的壁封闭，在此，在基础元件观和热交换器 6的壁之间，在连接口 38上设置用于密封的密封件42。连接口 38构成与供应管道44相连接的接口，该供应管道与用于输入热加热介质的蓄热器4相连接。在流动通道32的相对置的连接口 40上，根据在第一连接接头沈中的使用，在基础元件观上设置第一循环泵46，该循环泵向热交换器6的入口 14输送加热介质。为此，在入口 14上设置第三连接接头48，该第三连接接头以相同的结构仅转动180°地设置在热交换器6的相对的侧面上，如如下将要描述的，可以设置作为第四连接接头50。也就是说，第三连接接头48和第四连接接头50 也至少由相同的基础元件构成。在第三连接接头48中构成流动通道52，其将循环泵46的压力套管与热交换器6 的入口 14相连接。正如在该截面图中由第二连接接头30可看到的那样，位于基础元件观中的第二流动通道34同样被构造为T形的，并具有三个连接口 54、56和58。在第一连接接头沈中， 第二流动通道34的连接口 58例如由插入的堵头封闭。连接口 M与热交换器6的出口 20 相连接，在此，同样在连接接头沈和热交换器6之间设置密封件42。在第二流动通道34的连接口 56上，将连接件60设置在第一连接接头沈中，其使连接口 58通过在连接件60内部构成的流动通道与管道接口 62相连接。管道接口 62用于连接热水管道，已加热的非饮用水通过该热水管道排出。在构成非饮用水加热单元的承载结构的板式热交换器6的相对的侧面上安装作为第二连接接头30的基础元件观。通过该第二连接接头30使用于加热介质的出口 16和用于冷的非饮用水的入口 18与外部安装设备相连接。在该基础元件观的这种转动180° 的设置下，第二流动通道34的连接口 M连接到热交换器的出口 16。第二流动通道34连接管道接口或连接口 58，该管道接口或连接口构成已冷却加热介质的出口。可以使将加热介质输送回蓄热器4中的管道连接在连接口 58上。在如图2所示的实施方式中，如如下所述，其中同时设置非饮用水的循环，在连接口 58上连接通向换向阀66的管道64，该换向阀可选地建立管道64去往接口 68和70的连接。接口 68和70用于连接蓄热器4，在此，这些接口例如可以在不同的垂直位置上建立去往蓄热器4内部的连接，从而可以根据从热交换器6流出的加热介质的温度，通过在不同的垂直位置上转换换向阀66，将加热介质回送到蓄热器4中，以便保持那里的加热介质的层化(Schichtimg)。正如下面所描述的那样，如果设置非饮用水循环模块74，则转换功能是特别有利的。循环非饮用水的加热需要的热量更少，因此在此可以使加热介质以更高的温度回流到蓄热器4中。位于基础元件内部的流路32在第二连接接头30中借助于连接口 36与入口 18相连接。用于输送冷非饮用水的冷水管道42连接在连接口 38上。冷水通过该冷水管道从入口 18流入热交换器。在此示出的非饮用水加热单元能够以两种不同的实施方式加以应用，即，一种具有非饮用水循环模块74，另一种没有非饮用水循环模块74。在图1、图2、图4、图7和图8 中，非饮用水循环模块74设置在热交换器6上。图5和图6示出了没有非饮用水循环模块 74的设置。如果不设置非饮用水循环模块74，就不需要第四连接接头50，并且利用堵头将第二连接接头30的基础元件观的连接口或管道接口 40封闭。在这种情况下，流动通道34 的连接口 56也通过堵头封闭。非饮用水循环模块4由第二循环泵76组成，该循环泵用于非饮用水在建筑物的热水输送系统中的循环。为了连接第二循环泵76，设置连接件78和管80。为了使泵76保持在热交换器6上，在侧面端部设置第四连接接头50，其与第三连接接头48是相同的，或者具有同样的基础元件。但是，如果使用第四连接接头50，就不会使用流动通道52。在第三和第四连接接头的基础元件上设置插口(Aufnahme)Sl,在其中插入连接元件82，其与循环泵 76的压力套管相连接。连接元件82在其内部具有流动通道，并由此建立去往管80的连接。 管80以其背对连接元件82的端部与第二连接接头30中的流动通道32的连接口 40相连接，在此，连接口 40不通过堵头封闭。充当环流泵(Zirkulationspumpe)的循环泵46可以通过这种方式将一部分已加热的非饮用水送回到第二连接接头30的流动通道32中，并通过其连接口 36送回到热交换器的入口 18。也就是说，所输送的冷非饮用水通过连接口 38 以及通过环流泵76回供的非饮用水通过连接口 40 —起流入第二连接接头的流动通道32 中。连接件48设置在第二连接接头30的基础元件观上，使其与封闭的管接件84在第二流动通道34的连接口 56中相接合，并由此封闭连接口 56，从而为了在第二连接接头30 中封闭连接口 56不再需要附加的堵头。此外，将连接件78构造为管状的，并与位于相对端部上的两个连接口 86和88相连接。管接件84对于位于管道接口或连接口 86和88之间的连接不具有导流连接。连接口 86与第二循环泵76的吸入管接件相连接，并且连接口 88 构成接口，在其上连接有循环管道90。因此，通过使用连接件78和第四连接接头50 (第四连接接头具有与第三连接接头48同样的基础元件)，利用很少的附加部件同样可以将被描述为环流泵的第二循环泵76固定在作为承载结构的热交换器6上，并且循环管道通过循环泵46直接与热交换器内部的第二流路12导流连接。在第一和第二连接接头沈和30的基础元件28中，在流动通道32中设置传感器插口 92，该插口可用于接收传感器。当使用基础元件观作为第二连接接头30时，如果没有安装非饮用水循环模块74，则关闭传感器插口 92。在第一连接接头沈中，将温度传感器 94安装在传感器插口 92中，该温度传感器用于检测输送到热交换器6的加热介质的温度。 当使用非饮用水循环模块74时，还在第二连接接头30的基础元件观的传感器插口 92中安装温度传感器96，该温度传感器用于检测非饮用水需求，其功能在下面将做进一步的说明。此外，连接件60也具有传感器插口，其中安装有传感器98。传感器98是一种组合的温度和流量传感器，用于检测通过出口 20从热交换器6流出、经由流路34进入第一连接接头 26的已加热非饮用水的温度和流量。需要说明的是，前面所述的温度传感器94、96在必要时也可以作为组合的温度和流量传感器使用。通过传感器98，一方面可以检测流出的非饮用水的温度，并基于该温度以及由温度传感器94检测到的加热介质的温度，来确定所需加热介质的体积流量，并相应地驱动第一循环泵46。为此所需要的用于循环泵46的控制装置或调节装置优选作为调节或控制电子器件集成在循环泵46中。传感器94、96和98通过电气线路99与构成数据采集模块的传感器箱100相连接。 传感器箱100采集由传感器94、96和98所提供的数据。如图13所示，传感器箱100将采集到的数据提供给控制单元101使用，在该实施例中，控制单元101集成在泵机组46的控制电子器件中。为此，在传感器箱100中设置输出接口 102，并在控制单元101中设置对应的输入接口 104。输出接口 102和输入接口 104在此构成为功能接口，其允许从传感器箱 100到位于泵机组46中的控制单元101进行无线信号传输。这可以使泵机组46以及传感器94、96和98的连接非常简单，因为这样就不必与泵机组46直接连接。因此，传感器94、 96和98可以不依赖于循环泵46地连接和布线，并且循环泵46在需要时也可以很容易地进行更换，而不会妨碍传感器的电缆连接。优选循环泵46中的控制单元101不仅控制或调节循环泵46，而且还控制或调节循环泵76，为此，循环泵46中的控制单元101优选同样可以通过无线电(Fimk)与循环泵76或其控制装置进行无线通讯。因此，两个循环泵46和76 都非常容易连接，因为仅仅需要用于电源供应的电气连接。用于控制的全部通讯都是无线进行的。在数据采集模块100或传感器盒100中，还可以对由传感器94、96和98所提供的信号进行信号处理，以便以预先确定的格式将所需要的数据提供给控制装置101。控制单元101通过输入接口 104优选只读取来自输出接口 102的控制所需的最新数据，从而可以将数据通讯限制在最低程度上。控制单元101优选还承担对在使用非饮用水循环模块74时由循环泵76所引起的循环的控制当温度传感器94对由蓄热器4所供应的加热介质的温度进行检测所测得的温度低于预设的边界值时，使用于循环的循环泵76停机。通过这种方式可以防止由于非饮用水循环而使蓄热器4过度冷却，而且当对蓄热器4的供热例如由于在太阳能模块上缺乏日射而过低时，这种循环可以被中断。控制单元101这样控制循环泵46的运行当给出用于非饮用水加热的热量需求时，首先接通循环泵46，从而使加热介质从蓄热器4输送到热交换器6。如果不设置非饮用水循环模块74，这种非饮用水的热量需求将通过组合温度流量传感器98进行检测。如果该传感器检测到在流路中通过连接件60的流动，即非饮用水流，则意味着，用于热的非饮用水的水龙头被打开，从而使冷的非饮用水通过连接口 38流入，并给出用于非饮用水加热的热量需求。因此在这种情况下，控制单元101可以使循环泵46投入运行。如果设置非饮用水循环模块74，则可以不检测非饮用水需求，因为当非饮用水的水龙头没有打开时，传感器98也可以根据由第二循环泵76引起的循环来检测流动。在这种情况下，传感器98可以只检测由热交换器6流出的非饮用水的温度，当该温度低于预设的边界值时，接通循环泵46，将加热介质输送到热交换器6并因此使循环的非饮用水被加热，以平衡由于循环造成的热量流失。为了在这种情况下检测由于水龙头7打开而带来的非饮用水需求，使用温度传感器96。如图11示意性所示，该温度传感器并没有精确地设置在基础元件28中流动通道32 的节点上，而是从该节点出发朝连接口 38偏移，在此，来自连接口 36和38以及40的流动通道部分会聚于该节点上。也就是说，温度传感器96位于用于输送冷的非饮用水的流动通道部分中。当用于已加热非饮用水的水龙头被打开时，这将导致冷的非饮用水在该管道部分中流动，从而正如由图12中的下面的曲线所看到的那样，温度传感器96在向连接口 38 伸展的第一流动通道32的部分中检测到温度下降。在检测这种温度下降时，控制单元101 接通循环泵46，以输送加热介质。在图12中示出了多个连续的非饮用水要求，这些要求又分别导致温度下降，并且在对已加热的非饮用水的要求结束时，会再次造成温度上升，这是因为存在于设置温度传感器96的管道部分中的水又被加热。温度传感器96在第二连接接头30中稍高地设置于节点的上方，流路或流动通道 32的部分从连接口 36、38和40汇集在该节点上。通过这种方式将确保，当用于非饮用水的水龙头被关闭并因此而不存在流动时，再次利用由循环泵46造成的从连接口 40向入口 16 流动的循环的非饮用水，通过热传递对在设置有传感器96的管道部分中的水缓慢加热。如上所述，热交换器6构成非饮用水加热单元2的承载元件，连接接头沈、30、48， 必要时还有50，与泵46，必要时还有76以及传感器箱100—起固定在热交换器6上。由此使非饮用水加热单元2形成集成的模块，该集成模块可以作为预制单元安装在加热设备或加热系统中。将循环泵46和76与热交换器6相关地设置为，使其转动轴线平行于板的表面延伸，特别是平行于外板13的表面延伸。为了能够将其上安装有部件的热交换器6以其侧面固定在蓄热器4上，或者固定在加热设备的其他元件上，在热交换器6上安装蹬状的保持装置106。蹬106 —方面构成固定装置，用于在蓄热器4上固定；此外还构成把手件108， 整个非饮用水加热单元2都可以抓在该把手件上，由此能够使整个装置的操作在安装过程中非常简单。图14示出非饮用水加热单元2的一种具体设置。在这种设置中，为了能够满足更大的非饮用水需求，四个如上所述的非饮用水加热单元2级联状地并联连接。在该实施例中示出了四个非饮用水加热单元2。但是需要指出的是，根据最大的非饮用水需求，也可以以相应的方式设置或多或少的非饮用水加热单元2。在所示出的实施例中，所有的非饮用水加热单元2都由共有的蓄热器4供给加热介质。非饮用水加热单元2的设计完全相同。根据如图1、图2、图4、图7、图8和图11所示的实施方式设置图14中与蓄热器4相邻的第一非饮用水加热单元2，即，该非饮用水加热单元2具有非饮用水循环模块74。具有第二循环泵46的非饮用水循环模块74与循环管道90相连接。循环管道90连接在位于最远端的水龙头7上，而水龙头7位于用于已加热非饮用水的管道DHW上。通过这种方式可以使已加热的非饮用水通过整个向水龙头7供给已加热非饮用水的管道系统进行循环。这种具有非饮用水循环模块74的非饮用水加热单元2的功能基本上与上面的描述一样。其余三个非饮用水加热单元2被构造为，没有非饮用水循环模块74，如图5所示。如图14所示，每个非饮用水加热单元2都具有集成在循环泵46中的控制单元101 以及单独的传感器箱100。多个非饮用水循环模块2的各自的控制单元101通过无线接口
12(FunkschnittstellerOlKK见图13)相互通讯。在第一非饮用水加热单元2中，无线接口 110也可用于与第二循环泵76、必要时还有转向阀66进行通讯。当然也可以通过传感器箱 100控制转向阀66，为此使转向阀66通过电气连接导线与传感器箱100相连接。所有的非饮用水加热单元2的控制单元101都构造为相同的，并共同执行对级联配置的控制，现在参照图15对其做更详细地描述。在图15中示出了四个非饮用水加热单元2，分别为M1、M2、M3和M4。在设置在下方的小方块中，通过数字1至4表示非饮用水加热单元2的启动顺序。在启动顺序中排在位置1上的非饮用水加热单元2 (在第一步中为M2)起主导作用，即，这个起主导作用的非饮用水加热单元2，或者说其控制单元101，还策动其他非饮用水加热单元2的接通和断开。如果出现对非饮用水的请求，即水龙头7被打开时，上述起主导作用的非饮用水加热单元2通过组合温度-流量传感器98进行检测。对于通过M2至M4表示的非饮用水加热单元2，在图14中所示出的非饮用水加热单元2没有非饮用水循环模块74。具有非饮用水循环模块74的非饮用水加热单元2是在图15中表示为Ml的模块。该模块起主导作用。如果现在该主导模块在步骤A中探测到非饮用水要求，则该非饮用水加热单元2首先投入运行，即，循环泵46将加热介质输送到对应的热交换器6中。如果现在从步骤B到步骤C断开非饮用水要求，则该起主导作用的非饮用水加热单元2在步骤C中继续被加热。如果现在从步骤C到步骤D中，通过打开水龙头7而重新出现非饮用水要求，则可使起主导作用的非饮用水加热单元2 (M2)再次投入运行。如果现在由于打开例如其他的水龙头7而使非饮用水要求增加，则在步骤E中启动下一个非饮用水加热单元2，在此，起主导作用的非饮用水加热单元2(M2)的控制单元101向处于启动序列的第二位置(在此为M3)的非饮用水加热单元2发送开始运行的信号。然后，其控制单元101相应地使下一个非饮用水加热单元2 (M3)的循环泵46投入运行，以向热交换器6供给加热介质。如果现在从步骤E到步骤F再次停止非饮用水要求，那么非饮用水加热单元2关闭，并且各个非饮用水加热单元2的控制单元101重新确定彼此之间的启动顺序。这是按照以下方式发生的按照启动顺序，现在使最后被接通的非饮用水加热单元2占据第一的位置，并使首先被接通的非饮用水加热单元2，也就是迄今为止起主导作用的非饮用水加热单元2回到最后的位置上(在此为Μ》。也可以将主导作用相应地交换给在启动顺序中现在处于第一位置(Μ》上的非饮用水加热单元2。通过这种方式可以确保均勻有规律地利用非饮用水加热单元2，并同时实现，使首先投入运行的非饮用水加热单元2优选是仍然具有余热的非饮用水加热单元2。具有非饮用水循环模块74的非饮用水加热单元2始终保持在启动序列的最后位置，即，其只在最大负荷时接通，并只用于对循环的非饮用水加热。如果非饮用水加热单元2损坏或脱落，那么其将完全从启动序列中删除，即根本不再投入运行。 这将全部通过相同的控制单元101相互之间的通讯实现，从而可以省去中央控制器。当非饮用水加热单元2不加热非饮用水时，为了关闭该非饮用水加热单元2，还在每个非饮用水加热单元2的用于冷的非饮用水DCW的输入管道中设置在上述图1至图13 中未示出的阀门112。通过控制单元101的传感器箱100对阀门112进行控制。阀门112 优选通过电气连接线与传感器箱100相连接，而控制单元101通过位于传感器箱100上的输入接口 104和输出接口 102传送信号，以打开和关闭阀门112。当阀门112关闭时，将实现没有非饮用水流过相应的热交换器6，从而防止冷的非饮用水通过未使用的非饮用水加热单元2的热交换器6流入用于已加热的非饮用水DHW的输出管道中。现在参照图16对在上述非饮用水加热单元2中的已加热非饮用水DHW的温度调节进行说明。在控制单元101中设置调节器114，并预先给定已加热非饮用水DHW的设定温度T,ef。该设定温度例如在循环泵46中的控制单元101上是可调的。为此，可以在循环泵 46上设置控制元件。替代地也可以通过无线接口，例如红外线或无线电，借助于远程控制或设备自动化进行调节。用设定温度减去由传感器98所测得的已加热非饮用水DHW的实际温度TDHW。所得到的差作为调节差值(Regeldifferenz) Δ T输送给调节器14。由该调节器给出循环泵76的设定转速ω&，由此实现对循环泵46的控制，从而使循环泵76向热交换器6输送体积流量为Qai的加热介质。然后在热交换器6中对流入的冷非饮用水DCW进行加热，从而在热交换器6的输出侧获得出口温度TDHff。然后，正如所描述的那样，利用传感器 98检测该实际值Tdhw，并再次输送到调节器。也就是说，根据本发明，循环泵46的转速以及加热介质的体积流量Qai依据热的非饮用水的出口温度进行调节。此外，为了实现快速响应特性，在该实施例中，在调节器14中设置扰动前馈 (StorgroBenaufschaltung)。为此还通过传感器98检测非饮用水的体积流量，并将该非饮用水体积流量Qdhw作为扰动前馈给调节器114。此外，通过温度传感器94检测由循环泵 46输送给热交换器6的加热介质的温度Taiin，并将其作为扰动前馈给调节器114。考虑到该干扰，对循环泵46的设定转速进行相应地调整，从而可以例如根据更冷的加热介质和/或更大的非饮用水体积流量均勻地提高循环泵46的转速，以便更快地达到待加热非饮
用水所需要的设定温度Tref。另一个影响非饮用水温度Tdhw的干扰或参数是所流入的冷的非饮用水DCW的温度TDCT。但是在所示出的实施例中，并不将该参数作为扰动前馈给调节器114，因为该冷水温度一般基本上是恒定的。但是也可以考虑，当冷水温度波动很大时，将Tdct作为扰动前馈给调节器114。
附图标记列表
2非饮用水加热单元
4蓄热器
6热交换器
7水龙头
8壳体
10用于加热介质的第一流路
12用于非饮用水的第二流路
13外部板
14入口
16出口
18入口
20出口
22加热介质的温度曲线
M非饮用水的温度曲线
26第一连接接头
28基础元件
30第二连接接头32，；34流动通道36，38，40连接口或管道接口42密封件44供应管道46第一循环泵48第三连接接头50第四连接接头52流动通道M，56，58连接口或管道接口60连接件62管道接口64 管道66换向阀68，70 接口72冷水管道74非饮用水循环模块76第二循环泵78连接件80 管81 插口82连接元件84管接件86，88 连接口90循环管道92传感器插口94，96温度传感器97 节点98传感器99 导线100传感器箱101控制单元或控制和调节电子器件102 输出接口104 输入接口106 踏108 手柄110 无线接口112 阀门DCW冷的非饮用水
DHW热的非饮用水CHO热加热介质，加热介质输送CHR冷加热介质，加热介质回流TrefS定温度Tdhw已加热非饮用水的温度Tdcw冷的非饮用水的温度Tcsin加热介质的温度Qdhw非饮用水体积流量加热介质体积流量Δ T调节差Wref设定转速
权利要求
1.一种非饮用水加热单元(2)，其具有至少一个热交换器(6)，所述热交换器具有用于加热介质的第一流路(10)和用于待加热的非饮用水的第二流路(12)，其中，冷水管道 (DCff)和用于已加热的非饮用水的循环管道(90)在节点(97)中通入通向所述热交换器 (6)的所述第二流路(12)的输入管道中；以及用于控制非饮用水加热的控制单元(101)，其中，所述控制单元(101)被设计用于检测非饮用水请求，其特征在于，所述控制单元(101) 用于对温度传感器(96)的输出信号进行分析，该温度传感器设置在所述节点(97)附近，但在所述冷水管道(DCW)中与该节点间隔开。
2.如权利要求1所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述温度传感器(96)垂直地设置在所述节点(97)的上方。
3.如权利要求1或2所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述温度传感器(96)设置在所述冷水管道(DCW)中这样的位置上在该位置上，所述循环管道(90)中的温度影响所述冷水管道(DCW)中的温度。
4.如前面任一项权利要求所述的非饮用水加热单元，其特征在于，将所述控制单元 (101)设置为，根据由所述温度传感器(96)检测到的温度变化、特别是温度变化过程，来识别非饮用水请求。
5.如前面任一项权利要求所述的非饮用水加热单元，其特征在于，设有循环泵(46)， 该循环泵输送加热介质通过所述热交换器(6)。
6.如权利要求5所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述控制单元(101)根据非饮用水请求接通和关闭所述循环泵(46)。
7.如权利要求5或6所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述控制单元(101)至少部分地集成在所述循环泵(46)的控制电子设备中，其中，将所述循环泵(46)构造为具有控制电子设备和电力驱动电机的循环泵机组。
8.如前面任一项权利要求所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述温度传感器 (96)是组合的温度-压力传感器，该传感器除温度之外还检测绝对压力和/或压差。
9.如前面任一项权利要求所述的非饮用水加热单元，其特征在于，在所述热交换器 (6)的第二流路(12)的输出侧设置温度和/或流量传感器(98)，该传感器的输出信号由所述控制单元(101)检测，在此，将所述控制单元(101)设计为，使其根据该输出信号确定用于非饮用水加热的加热介质的需求。
10.如权利要求9所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述控制单元(101)设计为， 根据检测到的对加热介质的需求来调整所述循环泵(46)的供应流。
11.如前面任一项权利要求所述的非饮用水加热单元，其特征在于，在所述热交换器 (6)的第一流路(10)的输入侧设置温度传感器(94)，用于检测加热介质的温度。
12.如权利要求11所述的非饮用水加热单元，其特征在于，设有设置在所述循环管道 (90)中的环流泵(76)和循环控制器，该循环控制器设计为，至少根据所检测到的加热介质的温度来接通和关闭所述环流泵(76)。
13.如权利要求12所述的非饮用水加热单元，其特征在于，将所述循环控制器构造为 当加热介质的温度低于预设的温度时，关闭所述环流泵(76)。
14.如权利要求12或13所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述循环控制器至少部分地集成在用于控制非饮用水加热的所述控制单元(101)中。
15.如前面任一项权利要求所述的非饮用水加热单元，其特征在于，所述温度传感器 (94,96,98)与数据采集模块(100)相连接，该数据采集模块具有输出接口(102)，其在该输出接口上提供检测到的传感器信号和/或由这些信号导出的数据，以及，所述控制单元 (101)具有输入接口(104)，用于从所述输出接口(102)接收信号或数据。
16.如权利要求15所述的非饮用水加热单元，其特征在于，将所述输出接口(102)和所述输入接口(104)设置用于无线通讯，特别是通过无线电。
全文摘要
本发明涉及一种非饮用水加热单元(2)，其具有至少一个热交换器(6)，该热交换器具有用于加热介质的第一流路(10)和用于待加热的非饮用水的第二流路(12)，其中，冷水管道(DCW)和用于已加热的非饮用水的循环管道(90)在节点(97)中通入通向所述热交换器(6)的第二流路(12)的输入管道中；以及用于控制非饮用水加热的控制单元(101)，其中，所述控制单元(101)用于检测非饮用水需求，其中，控制单元(101)用于对温度传感器(96)的输出信号进行分析，该温度传感器设置在所述节点(97)附近，但在所述冷水管道(DCW)中与该节点间隔开。
文档编号F24H1/00GK102345928SQ20111022375
公开日2012年2月8日 申请日期2011年8月1日 优先权日2010年7月30日
发明者延斯·凯吉尔·米尔特斯, 拉尔斯·松德·莫藤森, 金·胡来加尔德·延森 申请人:格伦德福斯管理联合股份公司