DE102011108329B4

DE102011108329B4 - Vorrichtung zur Brauchwassererwärmung von Tiertränken und Brauchwasserleitungen in Tierstallungen zum Zwecke des Frostschutzes

Info

Publication number: DE102011108329B4
Application number: DE102011108329.8A
Authority: DE
Inventors: Lothar Barwanitz
Original assignee: LISTER GmbH
Current assignee: LISTER GmbH
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2015-07-09
Anticipated expiration: 2031-07-26
Also published as: DE102011108329A1

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine Vorrichtung zur Brauchwassererwärmung von Tiertränken und Brauchwasserleitungen in Tierstallungen zum Zwecke des Frostschutzes, mit einer in eine Wasserleitung eingebauten Pumpeinrichtung und mindestens einer als elektrischer Widerstand ausgebildeten Einrichtung zur Erwärmung des Wassers, welche durch eine elektrische Steuerungseinrichtung geregelt wird. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Brauchwassererwärmung von Tiertränken zu schaffen, welche einfach aufgebaut ist und auf einfache Weise dauerhaft eine zunehmende Verkalkung der Wärmeaustauschflächen verhindert. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich daraus, dass in einem einmalig mit einem Zwischenmedium, vorzugsweise Wasser, gefüllten Behälter, in dem wenigstens eine Einrichtung zur Erwärmung des Wassers und die Brauchwasserleitung angeordnet sind, wobei die installierte Leistung der Einrichtung zur Erwärmung des Wassers so begrenzt ist, dass die Temperatur des Zwischenmediums) nicht auf 55°C ansteigen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Brauchwassererwärmung von Tiertränken und Brauchwasserleitungen in Tierstallungen zum Zwecke des Frostschutzes, mit einer in eine Wasserleitung eingebauten Pumpeinrichtung und mindestens einer als elektrischer Widerstand ausgebildeten Einrichtung zur Erwärmung des Wassers, welche durch eine elektrische Steuerungseinrichtung geregelt wird.
Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise von der Firma Suevia unter der Modellbezeichnung 311 vertrieben. Dieser druckschriftlich nicht nachweisbare Stand der Technik ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines mit einem Zulauf und einem Ablauf versehenen Brauchwasserbehälters ein Heizelement angeordnet ist, welches somit direkt vom aufzuheizenden Medium umspült wird.
Da bei diesem Stand der Technik eine genaue Temperatursteuerung der Heizelemente nicht möglich ist, wird der Heizstab im Betrieb grundsätzlich so warm, dass er nach einiger Zeit stark verkalkt und in seiner Funktion eingeschränkt ist. Dies liegt daran, dass oberhalb einer Oberflächentemperatur von 55°C aus dem durchströmenden Wasser sich Kalk an den warmen Flächen der Heizstäbe ablagert und dadurch in zunehmendem Maße die Erwärmung des Brauchwassers behindert wird. Hinzu kommt, dass die Steuerung bzw. die Anpassung der Temperatur des Heizstabes einerseits aufgrund des wechselnden Durchsatzes an Brauchwasser und darüber hinaus aufgrund des nicht kalkulierbaren Zuwachses der Kalkschicht kaum zuverlässig und schnell möglich ist.
Darüber hinaus ist ebenfalls von der Firma Suevia das Modell 313-Pulstronik bekannt, bei dem das aufzuheizende Brauchwasser einen Rohrkörper durchströmt, um dessen äußere Mantelfläche eine Heizspirale gewickelt wird. Hierbei ist zwar vorteilhaft, dass der Heizkörper keinen direkten Kontakt mit dem aufzuheizenden Medium hat. Nachteilig ist jedoch, dass einerseits sehr viel Wärmeenergie verlorengeht und andererseits die Oberflächenbelastung der Heizflächen enorm groß ist. Letztlich ist auch bei dieser Bauform eine genaue Temperatursteuerung des Brauchwassers kaum möglich, so dass immer wieder zu hohe Temperaturen auftreten, wodurch sich die Verkalkungsgefahr drastisch erhöht.
Letztlich ist aus der DE 198 34 890 A1 eine Vorrichtung zum Aufheizen von flüssigen Nahrungsmitteln für Tiere bekannt. Aus dieser Druckschrift ist ersichtlich, dass dort ein Behälter beschrieben ist, in dem einerseits eine Rohrspirale zum Transport eines Nahrungsmittels vorhanden ist und andererseits der Behälter von einem Einlass ausgehend hin zu einem Auslass von vorzugsweise Wasser durchflossen wird, wobei durch Erwärmung des Wassers auch eine indirekte Erwärmung des durch die Rohrspirale fließenden Nahrungsmittels erfolgt.
Ausgehend von dem zuletzt genannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung nunmehr darin, eine Vorrichtung zur Brauchwassererwärmung von Tiertränken zu schaffen, welche einfach aufgebaut ist und auf einfache Weise dauerhaft eine zunehmende Verkalkung der Wärmeaustauschflächen verhindert.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere den Merkmalen des Kennzeichenteils, wonach in einem einmalig mit einem Zwischenmedium, vorzugsweise Wasser, gefüllten Behälter, in dem wenigstens eine Einrichtung zur Erwärmung des Wassers und die Brauchwasserleitung angeordnet sind, wobei die installierte Leistung der Einrichtung zur Erwärmung des Wassers so begrenzt ist, dass die Temperatur des Zwischenmediums) nicht auf 55°C ansteigen kann.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich auf vorteilhafte Weise um ein System der indirekten Erwärmung des Brauchwassers, wobei das Heizsystem ein geschlossenes und damit störungsunanfälliges und nahezu wartungsfreies System darstellt. Bei diesem System ist es nicht möglich, dass die äußeren Wärmeübergangsflächen der Brauchwasserleitungen verkalken, da sich lediglich der in der einmaligen Füllung des Behälters vorhandene Kalk auf den Heizstäben absetzen kann. Auch ist eine zusätzliche Steuerung der Temperatur des Zwischenmediums – also die Begrenzung der Temperatur auf deutlich unter 55°C – nicht zwangsläufig notwendig, sofern die installierte Leistung der Heizstäbe so begrenzt ist, dass bei Berücksichtigung der zwangsläufig auftretenden Wärmeverluste die Temperatur des Zwischenmediums nicht auf 55°C ansteigen kann. Im Ergebnis wird es durch diese Konstruktion und durch eine aus diesen Gründen sehr einfache Temperatursteuerung langfristig zuverlässig sichergestellt, dass die Außen- wie auch die Innenflächen der Brauchwasserleitungen (die Wärmeübergangsflächen) einen konstanten, definierten Wärmeübergang und damit auch eine konstante Erwärmung des Brauchwassers unterhalb der Verkalkungsgrenze ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Einrichtung zur Erwärmung des Wassers mit einer Einrichtung zur Messung und Regelung der Temperatur des Zwischenmediums auf deutlich unterhalb von 55°C versehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Brauchwasserleitungen vorzugsweise als Spirale ausgebildet, wodurch sich die Wärmeübertragungsfläche bei gleichzeitiger kleiner Bauform des für das Zwischenmedium vorgesehenen Behälters deutlich vergrößert.
Zum Zwecke einer möglichst kompakten Bauweise der Vorrichtung ist es darüber hinaus möglich, dass die Einrichtung zur Erwärmung des Wassers aus mehreren Heizstäben gebildet wird, welche vorzugsweise in den Innenraum der Brauchwasserspirale hineinragen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgenden Unteranspruch sowie aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
1 und 2 Vorrichtungen zur Brauchwassererwärmung von Tiertränken nach dem Stand der Technik,
3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Brauchwassererwärmung von Tiertränken und
4 eine Schnittdarstellung durch den Behälter des Zwischenmediums nebst Heizgerät.
In den 1 und 2 sind Vorrichtungen A zur Brauchwassererwärmung von Tiertränken und Brauchwasserleitungen in Tierstallungen aus dem Stand der Technik dargestellt.
In den 1 und 2 erkennt man, dass die Vorrichtung A jeweils aus einem Brauchwasserbehälter B gebildet wird, welcher über einen Zulauf C und einen Ablauf D von Brauchwasser durchströmt wird. Während gemäß 1 die Heizeinrichtung E innerhalb des Brauchwasserbehälters B angeordnet ist und somit vom Brauchwasser umströmt ist, weist der Stand der Technik gemäß 2 eine Vorrichtung zur Brauchwassererwärmung A auf, bei der die Heizspirale E außen an dem Umfang des Brauchwasserbehälters B angeordnet ist.
Eine Vorrichtung zur Brauchwassererwärmung von Tiertränken und Brauchwasserleitungen in Tierstallungen nach der Erfindung ist in den 3 und 4 dargestellt und jeweils insgesamt mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet.
In den vorgenannten Figuren erkennt man, dass die Vorrichtung 10 einen Behälter 11 aufweist, in dem eine Brauchwasserleitung 12 (s. 4) in Form einer Kupferrippenrohr-Spirale mit einem Zulauf 13 und einem Ablauf 14 angeordnet ist. Am Behälter 11 ist ein elektrisches Heizgerät 15 befestigt, welches mit Heizstäben 16 (s. 4) verbunden ist, die in den Innenraum der Brauchwasserleitung 12 hineinragen. Benachbart der Heizstäbe 16 ist ein Sicherheits-Temperaturfühler 21 angeordnet, der eine Überhitzung der Heizstäbe 16 vermeiden soll.
In der Zulaufleitung 13 ist des Weiteren ein Temperaturfühler 22 vorhanden, der der Steuerung der Leistung des Heizgerätes 15 dient.
Dem Zulauf 13 vorgeordnet ist eine Zirkulationspumpe 17 vorhanden, welche ebenso wie das Heizgerät 15 über ein elektrisches Steuergerät 18 geregelt wird.
Letztlich weist der Behälter 11 auch eine Einrichtung zur Messung der Temperatur 19 des Zwischenmediums 20 auf, welche ebenfalls mit dem elektrischen Steuergerät 18 verbunden ist. Das Zwischenmedium 20 besteht vorzugsweise aus Wasser, welches somit einen definierten Gehalt an Kalk aufweist.
In der Praxis hat sich herausgestellt, dass es vorteilhaft ist, dass dieser geringe, definierte Kalkgehalt des als Zwischenmedium 20 dienenden Wassers sich als dünne Schicht auf den äußeren Wärmeübertragungsflächen der Heizstäbe 16 niederschlägt und dort einen gewissen Korrosionsschutz bildet.
Grundsätzlich ist der Betrieb einer derartigen, über ein Zwischenmedium 20 erfolgten Vorrichtung 10 zur Brauchwassererwärmung ohne eine besondere Steuerung der Leistung der Heizstäbe 16 denkbar, wenn die Leistung der Heizstäbe 16 eine Erwärmung des Zwischenmediums 20 nur deutlich unterhalb der Grenze von 55°C zulässt. Durch den zusätzlich bei der dargestellten Vorrichtung 10 vorhandenen Temperaturfühler 19 ist es jedoch möglich, auf vorteilhafte Weise die Vorrichtung 10 so zu steuern, dass der Abstand der Temperatur des Brauchwassers sich möglichst gering unterhalb der Verkalkungsgrenze befindet, wodurch die Vorrichtung 10 auch dauerhaft für größere Einrichtungen zur Brauchwassererwärmung von Tiertränken und Brauchwasserleitungen in Tierstallungen eingesetzt werden kann.

Claims

Vorrichtung zur Brauchwassererwärmung von Tiertränken und Brauchwasserleitungen in Tierstallungen zum Zwecke des Frostschutzes, mit einer in eine Wasserleitung eingebauten Pumpeinrichtung und mindestens einer als elektrischer Widerstand ausgebildeten Einrichtung zur Erwärmung des Wassers, welche durch eine elektrische Steuerungseinrichtung geregelt wird, gekennzeichnet durch einen einmalig mit einem Zwischenmedium (20), vorzugsweise Wasser, gefüllten Behälter (11), in dem wenigstens eine Einrichtung (16) zur Erwärmung des Wassers und die Brauchwasserleitung (12) angeordnet sind, wobei die installierte Leistung der Einrichtung (16) zur Erwärmung des Wassers so begrenzt ist, dass die Temperatur des Zwischenmediums (20) nicht auf 55°C ansteigen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (16) zur Erwärmung des Wassers mit einer Einrichtung (19) zur Messung und Regelung (18) der Temperatur des Zwischenmediums (20) auf deutlich unterhalb von 55°C versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brauchwasserleitung (12) vorzugsweise als Spirale ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (16) zur Erwärmung des Wassers aus mehreren Heizstäben (16) gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstäbe (16) in den Innenraum der spiralförmigen Brauchwasserleitung (12) hineinragen.