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：
本发明涉及一种非饮用水加热单元。
背景技术：
这种非饮用水加热单元安装在供暖设备中，用以加热非饮用水，然后作为温水提供给例如盥洗盆、淋浴、浴缸。这种加热可以例如在非饮用水存储器中或通过热交换器进行。热交换器具有两个流路，一个用于加热介质，即通常由锅炉加热并流经加热设备的水， 第二流路用于输送待加热的水。已知的热交换器或者具有同向流动配置，其中用于非饮用水和加热介质的流路指向相同；或者具有逆向流动配置，其中用于加热介质和非饮用水的流动方向指向彼此相反。 同向流动配置的缺点在于，用于加热介质和非饮用水的输出侧位于热交换器自身的端部上，从而使用于待加热非饮用水的最大温度最大可以等于来自热交换器的已冷却加热介质的出口温度。该温度在实践中更低。也就是说，为了获得非饮用水的较高的温度，加热介质必须在热交换器的输入侧具有极高的温度。利用逆向流动配置可以使非饮用水达到更高的出口温度，因为已加热的非饮用水的出口和加热介质的入口位于热交换器的同一侧。即，在热交换器中可以在输出侧附近通过流动的加热介质，也就是还未冷却的加热介质对非饮用水进行加热。但是，这种配置仍然有缺点，特别是在非饮用水体积流很小的情况下，可能会导致非饮用水出现过高的出口温度。除了烫伤风险之外，过高的非饮用水温度的缺点还在于，将会在管道和接头(Armaturen)中出现过高的钙沉积。

发明内容
鉴于这些问题，本发明的目的在于提供一种改进的非饮用水加热单元，该加热单元一方面可以确保非饮用水获得足够的温度，另一方面还可以可靠地防止非饮用水的温度过高。本发明的这一目的通过一种非饮用水加热单元得以实现，该非饮用水加热单元被设计用于供热设备中并具有至少一个热交换器，该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，两个流路在第一部分中彼此相对地以彼此相对取向的流动方向处于逆向流动设置中，而在沿非饮用水流动方向的下流方向上的、随后的第二部分中以相同取向的流动方向处于同向流动设置中。根据本发明的非饮用水加热单元被设置用于供热设备中，即特别是用于热发生器或蓄热器中。热交换器例如可以安装在锅炉或用于已加热的加热介质的存储器中。这种非饮用水加热单元可以具有非饮用水加热所必需的所用主要部件，因此可以构成预制结构单元，该结构单元可以较容易地集成在供热设备或建筑物当中。在此，通过非饮用水加热单元仅建立通往供热设备以及必要时通往建筑物的管道的连接。这种非饮用水加热单元特别包括具有所需接口的热交换器以及用于向热交换器输送加热介质的循环泵。此外，还可以将传感器、可能需要的阀门以及特定的用于控制非饮用水加热的控制装置集成在非饮用水加热单元中，从而使该非饮用水加热单元在理想情况下通过其管道接口仅须与外部管道以及能源供给(Stromversorgimg)相连接。管道接口特别包含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，必要时还包含用于非饮用水循环管道的接口。非饮用水加热单元具有至少一个热交换器，其中设置有用于加热介质(例如水) 的第一流路以及用于待加热非饮用水的第二流路。这两个流路彼此液压分离，但是另一方面可以在热交换器中以公知的方式使得从第一流路到第二流路具有尽可能良好的导热性， 以便通过热的加热介质对第二流路中的非饮用水进行加热。为了在这种非饮用水加热单元中克服已知的热交换器的缺点，根据本发明，以同向流动和逆向流动的组合彼此相对地设置流路。为此，两个流路在沿非饮用水的流动方向上看的第一部分中为逆向流动配置。即在该部分中，第一流路中的加热介质和第二流路中的待加热非饮用水沿相反方向流过热交换器。也就是说，用于已冷却的加热介质的出口位于冷的非饮用水(即待加热的非饮用水)的输入侧。即，首先利用业已冷却的加热介质对流入的冷非饮用水进行加热，而后在其流动过程中通过热交换器并由于逆向流动而进入热交换器的较热的区域，在该区域中沿相反方向流动的加热介质尚为较热的。在沿非饮用水流动方向的下流方向上看的随后的热交换器的第二部分中，两个流路的相对设置变化为彼此相对地从逆向流动设置到同向流动设置，即，液流通过流路前进并指向同向。也就是说，在接下来的在用于已加热非饮用水的第二流路中的流动过程中，已加热非饮用水首先进入所流入的加热介质的区域中，即加热介质的最高温度的区域中，并然后与加热介质同向流动，从而使来自热交换器的第二流路的出口位于第一流路中、与第一流路的入口间隔开的区域中，从而使得在运行中在该区域中获得与加热介质的入口温度相比较低的温度。也就是说，用于非饮用水的出口不在热交换器的最热的区域内。通过这种从逆向流动到同向流动反转的流动引导，一方面可以实现比在同向流动原理下更高的非饮用水出口温度，即，特别是可以使非饮用水的出口温度高于加热介质的出口温度。但是， 同时也可以防止流出的非饮用水的温度过高，因为与纯逆向流动原理不同，流出的非饮用水可以保持在明显低于流入的加热介质的温度水平的温度水平上，其中，在朝向第二流路的出口端，其恰好不是直接地沿第一流路的入口端被引导。优选至少一个热交换器是板式热交换器。在这种热交换器中，各流路通过优选由金属制成的板彼此分开。因此，这种热交换器构造为彼此间隔开的板的堆(Stapel)，其中， 第一和第二流路在板之间交替地设置。在这种热交换器中，一方面可以在板上提供较大的热传递面积，另一方面其成本低廉、结构紧凑。另外，这种板式热交换器构成牢固的承载机构，该结构适于安装更多的部件，例如直接设置在板式热交换器上的泵、分配器、管道和阀门，从而可以将其看作非饮用水加热单元的中央支承单元。这些流路的第一部分，即其中为逆向流动设置的部分，优选占用于非饮用水的第二流路长度的50%到80%之间，进一步优选为65%到75%之间。第二流路的剩余部分分摊给设置有同向流动配置的部分以及可能的位于这两部分之间的过渡区域。至少一个热交换器的流路的第一和第二部分可以集成在一个热交换器中。替代地还可以设置两个分离的热交换器，其中，每个热交换器都具有第一流路和第二流路，并通过第一流路输送加热介质，通过第二流路输送非饮用水。在此，将第一和第二热交换器彼此连接，使得所述的逆向流动设置位于第一热交换器中，而同向流动设置位于第二热交换器中。也就是说，通过相应的导流连接，在两个热交换器之间实现从逆向流动到同向流动的变化。 通过这种方式可以非常容易地利用市售部件组成根据本发明的热交换器装置。在至少一个热交换器中，优选在第一和第二部分之间构造反转部分 (Umkehrabschnitt)，其中，使第一和/或第二流路延伸，从而得到相对于任意另一个流路从逆向流动到同向流动的方向反转。这种反转部分可以通过相应的导流连接设置在两个分开的热交换器之间，或者在集成的热交换器中设置在两个部分之间。在使用板式热交换器的情况下，这可以在板式热交换器内部通过改变位于两个单独的板之间的自由空间的连接来实现。接下来，优选非饮用水加热单元除了具有至少一个热交换器之外，还具有用于加热介质的循环泵。在此，该循环泵输送加热介质通过热交换器。优选使热交换器连接在泵的压力侧，以便将循环泵设置在热交换器的加热介质入口的输入侧。但是，也可以考虑将循环泵设置在热交换器的加热介质出口的输出侧，以便使泵的吸入侧面向热交换器。特别优选将循环泵固定在热交换器上。尤其是在使用板式热交换器的实施方案中，如上所述，板式热交换器可以构成承载机构。在这种由热交换器构成的承载机构中，循环泵还可以特别是直接通过使循环泵与热交换器相连接的管件来保持。根据另一种优选的实施方式，至少一个热交换器在第一和/或第二流路的至少一个入口或出口上具有用于与连接管道相连接的连接接头(Anschlussarmatur)。因此，该连接接头构成连接元件，其在热交换器和通往位于供热系统上的非饮用水加热单元的接口的连接管线之间形成连接。为此，连接接头在其内部优选具有至少一个流路或流动通道，其被设置为，一个端部与热交换器的入口或出口相连接，而另一端部与连接管道相连接。为此可以在其端部上设置传统的连接配置，例如插座连接、螺纹等等，必要时可具有所需要的密封。此外还优选在连接接头中设置温度和/或流量传感器。温度和/或流量传感器可以用于控制或调节非饮用水加热单元。特别优选在用于待加热非饮用水的流路中，即在热交换器的第二流路的输入侧或输出侧设置温度和/或流量传感器，用于检测非饮用水要求或非饮用水需求。也就是说，温度和/或流量传感器检测温度变化或非饮用水在流路上的流动，这将通知设备控制器，需要已加热的非饮用水，从而使控制器可以相应地操纵和控制加热介质向热交换器的流入，以加热非饮用水。此外，还可以在第一流路中，即，在加热介质的流动中在位于热交换器中的第一流路的输入侧或输出侧设置温度传感器，以便检测特别是热交换器输出侧的加热介质的温度。基于该温度，可以根据非饮用水加热的热量需求按需要调节加热介质的体积流量。因此，所述类型的连接接头既可以设置用于与热交换器中的第一流路相连接，也可以设置用于与热交换器中的第二流路相连接。当然也可以使用组合的连接接头，其在内部具有两个流动通道，一个用于非饮用水，一个用于加热介质，从而可以利用连接接头使热交换器中的两个流路与外部管道或组件相连接。优选将如前所述的连接接头与用于加热介质的循环泵相连接。也就是说，这种连接接头可以在循环泵和热交换器之间建立连接。在此，优选连接接头内的一个流动通道构成从循环泵到位于热交换器内部的第一流路的导流连接。此外，连接接头还可以在热交换器和循环泵之间建立机械连接，以便通过这种方式将循环泵固定在热交换器上，从而使热交换器作为承载元件支承循环泵。此外，前面所述的非饮用水加热单元还优选具有紧固件，用于将非饮用水加热单元安装在锅炉或水存储器上。非饮用水加热单元因此可以作为整体表示为一个模块，该模块可以与锅炉或热发生器或水存储器相连接。在此，可以通过紧固件提供机械连接。通过相应的管道建立流体连接，其中，管道在需要时可以起到机械加固的作用。紧固件可以作为承载结构直接设置在热交换器上。例如，可以将紧固件构造为支承架，其固定在热交换器上，并可以在其侧面例如通过螺丝或连接钩(Haken-Verbindimg)与锅炉或水存储器相连接。此外，还可以将支承架构造为，使其同时作为手柄，或者可以承载手柄，这可以在安装时简化对非饮用水加热单元的操作。另外，这种支承架还可以附加地承载特别可以用于热绝缘的壳体。


下面将参照附图对本发明的非饮用水加热单元做示例性说明。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装置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，例如安装在存储被太阳能加热的热水的水存储器上。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中开放地示出了围绕非饮用水加热单元2的壳体， 也就是前盖被移除。在其它的图中示出了没有环绕壳体的非饮用水加热单元2。热交换器装置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，以便例如在房屋中向位于盥洗盆、淋浴、浴缸等上面的水龙头7供应热水。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用于输送加热介质通过热交换器。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间隔开，通过流路可以实现从加热介质到非饮用水的热传递。板堆栈的两个外部板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。待加热的非饮用水在入口 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所示，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以逆向流动彼此导向伸展。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。其结果是，使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一直更热的加热介质附近。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不再彼此相对地形成逆向流动配置，而是以形成同向流动配置，S卩，在第一流路10和第二流路12上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指向同向地前进。反转部分C设置在第一部分A和第二部分B之间，其中，在流路上彼此相对地实现流动方向的相关的反转。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，彼此相对的流动的方向反转可以通过相应的两个热交换器的套管(Verrohrimg)实现。通过朝向同向流动的反转可以防止非饮用水过热，因为在出口 20流出的热的非饮用水在其流路12的最后部分并不是由从入口 14流入的热的加热介质直接加热，而是通过大约业已冷却的加热介质。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所示的图表中，加热介质的温度T的曲线22位于坐标轴s的上方， 而非饮用水的温度T的曲线24也位于坐标轴S的上方。可以看出，非饮用水的出口并不位于所流入加热介质的最高温度区域内，尽管如此仍然能够达到最大温度，该最大温度在由热交换器流出的非饮用水的出口 20的区域内位于加热介质的温度水平之上。在板式热交换器6上，将用于加热介质的入口 14和出口 16以及用于待加热非饮用水的入口 18和出口 20作为流体接口，其上安装连接其他组件和管道的连接接头。 在用于已加热非饮用水的出口 20上安装第一连接接头26。该连接接头具有基础元件 (Basiselement)28，在同一实施方案中，该基础元件在第二连接接头30中仅转动180°即可安装在构成出口 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28可以作为第一连接接头和第二连接接头使用，并可以减少各种零件。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截面图)。当使用基础元件28作为第一连接接头26时，连接口 36闲置，并利用热交换器6的壁将其封闭，其中，在基础元件28和热交换器6之间，在连接口 38上设置密封件42加以密封。连接口 38构成与供应管道44相连接的接口，该供应管道与用于供应热加热介质的蓄热器4相连接。在流动通道32的相对的连接口 40上，根据在第一连接接头26中的使用，在基础元件28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，在同一实施方案中，该第三连接接头仅转动180°即可设置在热交换器6的相对的侧面上，作为如下所述的第四连接接头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，其通过热交换器6的入口 14与循环泵46 的压力套管相连接。正如在该截面图中由第二连接接头30所看到的那样，位于基础元件28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26中， 例如，第二流动通道34的连接口 58被所插入的堵头封闭。连接口 54与热交换器6的出口 20相连接，在此，同样在连接接头26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安装在第一连接接头26中，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基础元件28，作为第二连接接头30。用于加热介质的出口 16以及用于冷饮用水的入口 18通过第二连接接头30与外部安装设备相连接。根据基础元件28的这种转动180°的设置，将第二流动通道34的连接口 54连接在热交换器的出口 16上。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。将加热介质输送回蓄热器4中的管道可以连接在连接口 58上。在如图2所示的实施方式中，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，从而可以根据由热交换器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，以便保持存在于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，转换功能是特别有利的。循环非饮用水的加热要求更小的热量需求，因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流入热交换器的入口 18。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，S卩，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28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也通过堵头加以封闭。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，围绕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利用其背对连接元件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没有被堵头封闭。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安放在第二连接接头30的基础元件28上，使其与封闭的管接件84 — 起与第二流动通道34的连接口 56相衔接，并由此关闭连接口 56，从而为了关闭第二连接接头30而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，并由连接口 88构成接口，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26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28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26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28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，用于检测从热交换器6的出口 20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也可以在必要时作为组合的温度和流量传感器使用。通过传感器98，一方面可以检测所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检测得到的加热介质的温度，以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的控制器或调节器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中设置相匹配的输入接口 104。输出接口 102和输入接口 104在此作为功能接口，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，可以不依赖于循环泵46而与传感器94、96和98相连接并布线，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使用。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，用于循环的循环泵76被停机。通过这种方式可以防止由于非饮用水循环而使蓄热器4过分冷却，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，以便将加热介质从蓄热器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，这意味着，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，可以不对非饮用水需求进行检测，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，将加热介质输送给热交换器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打开所造成的非饮用水需求，使用温度传感器96。如图11所示，该温度传感器并没有精确地围绕位于基础元件28中的流动通道32的节点设置，而是从该节点开始朝连接口 38移动，其中，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。如果用于已加热非饮用水的水龙头被打开，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。根据对这种温度下降的检测，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，每一次要求都重复导致温度下降，在完成对已加热的非饮用水的要求时，会再次造成温度下降，这是因为存在于设置温度传感器96的管道部分中的水被重新加热。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集中在该节点上。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26、30、48，也许还有50，与泵46，也许还有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上安装蹬状的止动装置 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的一种特殊设置。在这种设置中，为了能够满足更大的非饮用水需求，级联状地并联接通四个如上所述的非饮用水加热单元2。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 (FunkschnittstellerOlliK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，利用数字1至4表示非饮用水加热单元2的启动序列。在启动序列中排在位置1上的非饮用水加热单元2 (在第一步中为M2)起到领导作用，即，这个起到领导作用的非饮用水加热单元2，或者说其控制单元101，还策动其他的非饮用水加热单元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，上述起到领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。根据利用M2至M4所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。该模块起到领导作用。如果现在该领导模块在步骤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中断开非饮用水要求，该起领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，由此可使起领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，在步骤E中启动下一个非饮用水加热单元2，其中，起领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，以便向热交换器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新确定彼此之间的启动序列。这是按照以下方式发生的按照启动序列，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，并将首先被接通的非饮用水加热单元2，也就是迄今为止起领导作用的非饮用水加热单元2回到最后的位置上(在此为M2)。也可以将领导作用相应地交换给在启动序列中现在处于第一位置(M2)上的非饮用水加热单元2。通过这种方式将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。当没有非饮用水需要加热时，为了关闭非饮用水加热单元2，附加地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任意的热交换器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，在该实施例中，在调节器14中设置扰动前馈。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 Tcffln，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
12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，并不将该参数作为干扰前馈给调节器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
24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
54，56，58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 蹬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Tdct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Qqi加热介质体积流量Δ T调节差(Oref设定转速
1权利要求
1.一种设计用于供热设备中的非饮用水加热单元(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)和用于待加热非饮用水的第二流路 (12)，其特征在于，所述两个流路(10，12)在第一部分(A)中彼此相对地以彼此相对取向的流动方向处于逆向流动设置中，而在沿非饮用水流动方向的下流方向上的、随后的第二部分(B)中以相同取向的流动方向处于同向流动设置中。
2.如权利要求1所述的非饮用水加热单元(2)，其特征在于，所述至少一个热交换器 (6)是板式热交换器。
3.如权利要求1或2所述的非饮用水加热单元(2)，其特征在于，所述第一部分(A)占所述第二流路的长度的50%到80%，优选为65%到75%。
4.如前面任一项权利要求所述的非饮用水加热单元(2)，其特征在于，该加热单元具有至少两个彼此连接的热交换器，其中，在一个热交换器中构造所述流路(10，12)的第一部分(A)，在另一个热交换器中构造所述流路(10，12)的第二部分(B)。
5.如前面任一项权利要求所述的非饮用水加热单元(2)，其特征在于，在所述热交换器(6)的第一部分(A)和第二部分(B)之间设置反转部分(C)，所述第一流路(10)和/或所述第二流路(12)在该部分中这样延伸使得相对于另一流路(10，12)发生从逆向流动到同向流动的方向反转。
6.如前面任一项权利要求所述的非饮用水加热单元(2)，其特征在于，设有用于加热介质的循环泵(46)。
7.如权利要求6所述的非饮用水加热单元(2)，其特征在于，所述循环泵(46)固定在所述热交换器(6)上。
8.如前面任一项权利要求所述的非饮用水加热单元(2)，其特征在于，所述热交换器 (6)在所述第一流路(10)和/或所述第二流路(12)的至少一个入口或出口(20)上具有用于与连接管道相连接的连接接头(26)。
9.如权利要求8所述的非饮用水加热单元(2)，其特征在于，在所述连接接头(26)中设置温度和/或流量传感器(98)。
10.如权利要求8或9所述的非饮用水加热单元(2)，其特征在于，所述连接接头(26) 与所述用于加热介质的循环泵(46)相连接。
11.如前面任一项权利要求所述的非饮用水加热单元(2)，其特征在于，设有紧固件 (106)，该紧固件用于将所述非饮用水加热单元(2)安装在锅炉或水存储器(4)上。
全文摘要
本发明涉及一种非饮用水加热单元(2)，该非饮用水加热单元设计用于供热设备中并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)以及用于待加热的非饮用水的第二流路(12)，其中，该两个流路(10，12)在第一部分(A)中相对于彼此以彼此相对取向的流动方向处于逆向流动设置中，而在沿非饮用水流动方向的下流方向上的、随后的第二部分(B)中以相同取向的流动方向处于同向流动设置中。
文档编号F24H9/12GK102345927SQ20111022375
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
发明者奥拉夫·延森, 本特·多辛 申请人:格伦德福斯管理联合股份公司