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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Boiler, bei dem ein isolierter, elektrisch beheizter Wasserbehälter zusammen mit Rohrinstallationen für den Eintritt kalten Wassers und den Austritt warmen Wassers und elektrischen Leitungsanschlüssen sowie einem Thermostaten und Sicherungsmitteln in einen gemeinsamen Schrankmodul eingebaut ist, der zum Beheizen des Wasserbehälters ausserdem eine Wärmepumpe in der Form einer Luftkühlanlage mit einem über dem Wasserbehälter angebrachten Verdampfer mit separatem Luftein-und-austritt und einem zugehörigen Gebläse enthält, von welchem Verdampfer aus Kühlmittel in gasförmigem Zustand über einem Kompressor zu einem im Inneren des Behälters angeordneten Kondensator und von dort aus in flüssigem Zustand über einen Sammelbehälter wieder zurück zum Verdampfer geleitet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen derartigen Boiler so auszubilden, dass das Abtauen des Verdampfers von Zeit zu Zeit automatisch und schnell sowie ohne Anwendung von besonderen Abtauheizelementen durchgeführt wird.
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Abdeckung der Verdampfer angeordnet ist, lediglich an seinen Seitenwänden und gegebenenfalls an seiner Unterseite eine thermische Isolierung besitzt und dass der Modul zur Abtausteuerung ein im Kompressorkreis angeordnetes zeit- oder temperaturgesteuertes Schaltwerk enthält. Auf diese Weise erfolgt das Abtauen ohne besonderen Aufwand selbsttätig unter direkter Ausnutzung der vom Wasserbehälter abgegebenen Wärme.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann in vorteilhafter Weise zwischen Verdampfer und der Oberseite des Wasserbehälters eine schräggestellte Platte aus wärmeleitendem Material angebracht sein. Diese Platte sorgt beim Abtauen für einen raschen Wärmeübergang vom Wasserbehälter zum Verdampfer und ermöglicht ausserdem, das vom Verdampfer abtropfende Kondenswasser aufzufangen und abzuleiten.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erklärt.
Es zeigt Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Boilers, Fig. 2 ein Diagramm für den Wärmepumpenkreislauf im Boiler, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 durch den oberen Teil des Boilers und Fig. 4 ein Schaltbild des elektrischen Kreislaufes des Boilers.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines Boilers in der Form eines Schrankmoduls mit einem äusseren Mantel --1-- wiedergegeben, in den ein Wasserbehälter --2-- mit Isolationsmaterial --3-- zwischen dem Mantel --1-- und der Wand des Behälters eingebaut ist, dessen Oberfläche mit einem geeigneten korrosionsverhindernden Überzug, z. B. einer Emailleschicht, versehen ist.
Der Warmwasseraustritt und der Kaltwassereintritt erfolgen durch Rohrstutzen --4 bzw. 5-- am
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- undstabförmiger elektrischer Heizkörper --6-- mit einer zugehörigen Überhitzungssicherung montiert, deren Einrichtung und Funktion aus der nachstehenden Beschreibung der elektrischen Schaltung genauer hervorgeht.
Der Heizkörper --6-- ist elektrisch verbunden mit einem Klemmenkasten-7--, der genau wie der grösste Teil der übrigen elektrischen Ausrüstung des Boilers im unteren Teil des Schrankmoduls unter dem Wasserbehälter --2-- untergebracht ist.
Von der elektrischen Ausrüstung sind mit --8 und 9-- Thermostaten mit zugehörigen Temperatur- fühlern --boa und 9a-- für den Heizkörper --6-- bzw. einen Kompressor --10-- bezeichnet, welcher Kompressor einen Teil der nachstehend beschriebenen Wärmepumpeneinheit darstellt.
Der Kaltwassereintritt --5-- ist mit einer gewöhnlichen Wasserwerkinstallation verbunden, u. zw. über ein einstellbares Rückschlagventil --11-- und mit der vorgeschriebenen Montage eines Hahnes-12-- sowie eines Sicherheitsventils --13--, das einen Überlauf zu einer Abwasserleitung auf der vom Kaltwassereintritt --5-- abgekehrten Seite hat.
Der Wasserbehälter --2-- ist oben mit einem Zirkulationsstutzen --14-- versehen, der an eine Zirkulationspumpe --15-- angeschlossen werden kann, die, wie schematisch angedeutet, ebenfalls im unteren Teil des Schrankmoduls montiert werden kann.
Im Boiler erfolgt die Erhitzung primär mit Hilfe einer Wärmepumpe und nicht, wie normalerweise, ausschliesslich mit Hilfe des elektrischen Heizkörpers --6--. Die Wärmepumpe hat die Form einer Luftkühlanlage mit einem im oberen Teil des Schrankmoduls über dem Wasserbehälter --2-- angebrachten
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: erdampfer --16-- mit separatem- -19--. Wie unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher erklärt ist, leitet der Verdampfer --16-- ausgangsseitig ein sich bekanntes Kühlmittel, z. B.
Freon, in gasförmigem Zustand über den Kompressor --10-- zu einem Inneren des Behälters --2-- angebrachten Kondensator --20--, von wo aus das in seinen flüssigen Zustand verdichtete Kühlmittel über einen in Fig. 1 nicht eingezeichneten Sammelbehälter --21--, ein Filter --22- und ein Reduktionsventil --23-- wieder zum Verdampfer --16-- zurückgeleitet wird.
Da der Lufteintritt --17-- und der Luftaustritt --18-- auf geeignete Weise mit je einem Luftkanal verbunden ist, wird mit Hilfe des Gebläses --19--, welches in der gezeigten Ausführungsform ein Zentrifugalgebläse ist, ein Luftstrom vom Eintritt --17-- durch den Verdampfer --16-- hindurch und zum
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--18-- gesaugt,Kühlmittels ausgenutzt wird, welches nach der Kompression im Kompressor --10-- unter seiner Verdichtung in dem im Wasserbehälter montierten Kondensator --20-- die aufgenommene Wärme wieder abgibt.
Während des Betriebes vereist die Aussenseite des Verdampfers nach und nach und muss deshalb von Zeit zu Zeit abgetaut werden. In dem im wesentlichen geschlossenen Schrankmodul erfolgt dieses Abtauen der Erfindung gemäss automatisch und unter direkter Ausnutzung der Wärme des unter dem Verdampfer befindlichen Wasserbehälters --2-- durch zeit- oder temperatUrabhängiges Abschalten des Kompressors --lu-- und Unterbrechen der Stromzufuhr zum ergänzenden elektrischen Heizkörper --6-- unter Umgehung der normalen Steuerung derselben mit Hilfe der Thermostaten --9 bzw. 8--.
Im Hinblick hierauf ist der Wasserbehälter --2--, wie in Fig. 3 im Schnitt gezeigt ist, auf der dem Verdampfer --16-- zugekehrten Oberseite ohne Isolation, indem zwischen dem Verdampfer und dem Wasserbehälter eine schräggestellte Platte --24-- aus wärmeleitendem Material angebracht ist, die das beim
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--25-- imersichtlich. An den Klemmenkasten --7--. ist die im Wasserbehälter --2-- montierte Überhitzungssicherung für den elektrischen Heizkörper --6-- angeschlossen. Diese Überhitzungssicherung besteht aus zwei Mikroschmelzsicherungen --26 und 27--, die in je einen Leiter eingeschaltet und in einem Rohr --28-- untergebracht sind, welches in wärmeübertragendem Kontakt mit dem umgebenden Wasser im Boden des
Behälters --2-- montiert ist.
Von der Überhitzungssicherung aus gelangt der Strom zum Kompressorthermostaten von wo aus er teils über den Heizkörperthennostaten --8-- zum ergänzenden Heizkörper --6-- und teils parallel zum Kompressor --10-- und dem Gebläse --19-- geleitet wird.
Die Abtausteuerung erfolgt durch ein Abtausteuerelement in Form eines zeit- oder temperaturge- steuerten Schaltwerkes Dieses Schaltwerk ist an die Rückleitung für den elektrischen Strom angeschlossen und enthält einen Schalter, der in die Rückleitung vom Kompressor --10-- und dem Gebläse - eingeschaltet ist.
J Das Schaltwerk --29-- kann z. B. eine elektrische Kontaktuhr sein, die, wie in Fig. 1 gezeigt ist, zusammen mit der übrigen elektrischen Ausrüstung des Boilers im unteren Teil des Schrankmoduls untergebracht ist und für ein zeitabhängiges periodisches Abtauen in Perioden von z. B. jeweils einer halben Stunde mit Intervallen von z. B. 6 h sorgt, oder von einem Differenzthermostaten gebildet werden, der mit Hilfe von Fühlern, die auf der Verdampferfläche selbst bzw. im Luftstrom hinter dem Verdampfer angeordnet sind, auf den Unterschied zwischen den Temperaturen an diesen Stellen reagiert und für ein
Abtauen sorgt, wenn dieser Temperaturunterschied eine vorgeschriebene obere Grenze von z.
B. 10 C überschreitet, und den Abtauvorgang wieder unterbricht, sobald der Temperaturunterschied wieder unter einen vorgeschriebenen unteren Grenzwert von z. B. 70C gefallen ist.
Die vom Kompressorthermostaten --9-- gesteuerte Wärmepumpe stellt, wie bereits erwähnt, die primäre Wämequelle im Boiler dar, und der Fühler --9a-- des Thermostaten ^-9-- ist auf bekannte Weise am Boden des Wasserbehälters --2-- montiert und so eingerichtet, dass der Strom zum Kompressor--10-- eingeschaltet und abgeschaltet wird, wenn die Temperatur an dieser Stelle vorgeschriebene Werte z. B. von zirka 50 und zirka 52 C unter- bzw. überschreitet.
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Da die Wärmepumpe an sich jedoch nur eine verhältnismässig langsame Erhitzung vornimmt und bei sehr grossem Warmwasserverbrauch oder bei zu kalter den Verdampfer --16-- umspülender Luft nicht mit Sicherheit eine ausreichende Wärmemenge liefern kann, kann eine ergänzende Erhitzung'mit Hilfe des HeIzkörpers --6-- erfolgen, und in Verbindung hiemit kann bei sehr grossem Warmwasserverbrauch zusätzlich eine schnelle Wiedererhitzung sichergestellt werden, wenn der Fühler --8a-- des Heizkörper- thermostaten --8-- in einer vorgegebenen Höhe über dem Boden des Wasserbehälters --2-- angebracht wird, z.
B., wie in Fig. 1 gezeigt, in einem Abstand über dem Boden, der ungefähr zwei Dritteln der Gesamthöhe des Behälters entspricht, indem der Thermostat in Verbindung hiemit so eingestellt werden kann, dass er die Stromzufuhr zum Heizkörper bei denselben Temperaturwerten ein-bzw. abschaltet, auf die der Kompressorthermostat eingestellt ist.
Bei Verbrauch von warmem Wasser, das oben aus dem Wasserbehälter entnommen und zum Austrittstutzen --4-- in Fig. 1 geleitet wird, aktiviert der hiedurch verursachte Kaltwasserzulauf im unteren Teil des Behälters den Kompressorthermostaten, sobald die Temperatur dort den unteren Grenzwert von z. B. 500 unterschreitet. Wird der Warmwasserverbrauch so gross, dass in Höhe des Fühlers für den Heizkörperthermostaten ein Temperaturabfall unter denselben Wert registriert wird, so schaltet auch der Heizkörperthermostat durch. Letzterer schaltet jedoch den Heizkörper wieder ab, wenn die Temperatur in der betreffenden Höhe den oberen Grenzwert von z. B. 520C überschreitet, während der Kompressorthermostat den Kompressor erst dann wieder abschaltet, wenn auch die Wassertemperatur im unteren Teil des Behälters diesen Wert erreicht hat.
PATENT ANSPRÜCHE : 1. Elektrischer Boiler, bei dem ein isolierter, elektrisch beheizter Wasserbehälter zusammen mit Rohrinstallationen für den Eintritt kalten Wassers und den Austritt warmen Wassers und elektrischen Leitungsanschlüssen sowie einem Thermostaten und Sicherungsmitteln in einen gemeinsamen Schrankmodul eingebaut ist, der zum Beheizen des Wasserbehälters ausserdem eine Wärmepumpe in der Form einer Luftkühlanlage mit einem über dem Wasserbehälter angebrachten Verdampfer mit separatem Luftein-und - austritt und einem zugehörigen Gebiäse enthält, von welchem Verdampfer aus Kühlmittel in gasförmigem Zustand über einem Kompressor zu einem im Inneren des Behälters angeordneten Kondensator und von dort aus in flüssigem Zustand über einen Sammelbehälter wieder zurück zum Verdampfer geleitet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Wasserbehälter (2), über dessen oberer Abdeckung-der Verdampfer (16) angeordnet ist, lediglich an seinen Seitenwänden und gegebenenfalls an seiner Unterseite eine thermische Isolierung (3) besitzt und dass der Modul zur Abtausteuerung ein im Kompressorkreis angeordnetes zeit- oder temperaturgesteuertes Schaltwerk (29) enthält.