DE102017129342A1

DE102017129342A1 - Vorrichtung zur Bereitstellung von Wasser für mindestens eine Sanitärarmatur

Info

Publication number: DE102017129342A1
Application number: DE102017129342.6A
Authority: DE
Inventors: Björn Riedel; Martin Weiss; Felix Hamer; Jan Philipp Tüshaus
Original assignee: Grohe AG
Current assignee: Grohe AG
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2019-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft 302, 303 eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Wasser für mindestens eine Sanitärarmatur. Die Vorrichtung umfasst einen Warmwasserspeicher 210 zur Speicherung von Warmwasser und eine Kaltwasserkühleinrichtung 100 zur Kühlung von Kaltwasser. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Wärmetransporteinrichtung 300 zum Transport von Wärmeenergie, wobei die Wärmetransporteinrichtung 300 eingerichtet ist, Wärmeenergie vom Kaltwasser der Kaltwasserkühleinrichtung 100 aufzunehmen und zumindest teilweise an das Warmwasser des Warmwasserspeichers 210 abzugeben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Wasser für mindestens eine Sanitärarmatur. Solche Vorrichtungen zur Bereitstellung von Wasser sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise ist in der auf die Anmelderin zurückgehenden Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer DE 10 2015 011384 A1 eine Sanitärarmatur bekannt, die neben Warmwasser auch Heißwasser bereitstellen kann. Ferner ist aus der auf die Anmelderin zurückgehenden Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer DE 10 2013 002236 A1 eine Sanitärarmatur mit einer Anordnung zur Bereitstellung von Getränken bekannt. Die zur Bereitstellung von Heißwasser bzw. gekühltem Wasser erforderlichen Einrichtungen sind vergleichsweise groß. Sie werden in der Regel in der Nähe der Sanitärarmaturen verbaut, beispielsweise in einem Unterschrank unterhalb von einem Spülbecken. Dort ist der zur Verfügung stehende Bauraum vergleichsweise gering. Ferner benötigen die zur Temperierung des Wassers vorgesehenen Einrichtungen eine nicht zu vernachlässigende Menge an elektrischer Energie.
Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, den benötigten Bauraum zur Bereitstellung von Heißwasser und von gekühltem Wasser zu verringern und/oder das Heißwasser bzw. gekühlte Wasser energieeffizienter bereitzustellen. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Wasser für mindestens eine Sanitärarmatur, insbesondere eine Sanitärarmatur zur Bereitstellung von Kaltwasser, Warmwasser, Heißwasser und gekühltem und/oder karbonisierten Wasser. Die Vorrichtung umfasst einen Warmwasserspeicher zur Speicherung von Warmwasser. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Kaltwasserkühleinrichtung zur Kühlung von Kaltwasser. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Wärmetransporteinrichtung zum selektiven Transport von Wärmeenergie, wobei die Wärmetransporteinrichtung eingerichtet ist, Wärmeenergie vom Kaltwasser der Kaltwasserkühleinrichtung aufzunehmen und zumindest teilweise an das Warmwasser des Warmwasserspeichers abzugeben. Die hier offenbarte Vorrichtung ist insbesondere eingerichtet, mittels der Wärmetransportvorrichtung den Transport von Wärmeenergie zu regeln bzw. zu steuern.
Warmwasser im Sinne der hier offenbarten Technologie ist erwärmtes Trinkwasser oder Betriebswasser im Temperaturbereich von i.d.R. 30 °C bis 60 °C. Heißwasser im Sinne der hier offenbarten Technologie ist Trinkwasser oder Betriebswasser, dessen Temperatur höher ist als die Temperatur vom Warmwasser. In der Regel spricht man vom Heißwasser, falls das Wasser eine Temperatur im Temperaturbereich von 60 °C bis 100 °C aufweist. Kaltwasser im Sinne der hier offenbarten Technologie ist Trinkwasser oder Betriebswasser mit einer Temperatur, die geringer ist als die Temperatur vom Warmwasser. Kaltwasser ist zweckmäßig nicht erwärmtes Wasser. In den Haushalten wird in der Regel Kaltwasser und Warmwasser über getrennte Hausleitungen der Trinkwasser-Versorgungsanlage einer Hausinstallation bereitgestellt.
Vorteilhaft ist gemäß der hier offenbarten Technologie die Vorrichtung eingerichtet, die Abwärme der Kaltwasserkühleinrichtung zur Erwärmung des Warmwassers, und besonders bevorzugt zum Vorwärmen des Heißwassers, zu nutzen. Mit anderen Worten kann also die Vorrichtung mindestens eine Kältemaschine zur Temperierung von Kaltwasser umfassen, wobei die als Abwärme der Kältemaschine anfallende Wärmeenergie dem Warmwasser im Warmwasserspeicher zugeführt wird.
Die Wärmetransporteinrichtung kann insbesondere als Wärmepumpe ausgebildet sein. Wärmepumpen als solche sind bekannt. Sie können beispielsweise eines der folgenden Verfahren zum Transport von Wärmeenergie nutzen: Kompression und Entspannung; Absorption, Adsorption, Peltier-Effekt und/oder magnetokalorischer Effekt. Bevorzugt kann die Wärmetransporteinrichtung also einen Kältemittel-Kreislauf aufweisen.
Die Wärmetransporteinrichtung kann zusätzlich zur Kaltwasserkühleinrichtung ein wassergekühltes Kühlelement aufweisen. Das Kühlelement kann beispielsweise von Wasser aus der Hausinstallation durchströmt sein. Vorteilhaft kann in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eingerichtet ist, die Abwärme vom Kühlelement dem Warmwasserspeicher zumindest teilweise zuzuführen.
Die Wärmetransporteinrichtung kann beispielsweise eine Kompressions-Wärmepumpe sein. Eine Kompressions-Wärmepumpe nutzt den physikalischen Effekt der Verdampfungswärme. In ihr zirkuliert ein Kältemittel in einem Kreislauf, das, angetrieben durch einen Kompressor, die Aggregatzustände flüssig und gasförmig abwechselnd annimmt. Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung derart eingerichtet, dass die Komponenten des Kältemittel-Kreislaufs, insbesondere ein Kondensator zur Kondensation des Kältemittels und/oder ein Kompressor zur Kompression des Kältemittels, wassergekühlte Komponenten sind. Die Kaltwasserkühleinrichtung wird vom Kaltwasser nicht gekühlt und ist daher keine wassergekühlte Komponente. In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die dabei aufgenommene Wärmemenge zumindest teilweise dem Warmwasserspeicher zugeführt wird. Die Kühlung kann aber auch anders gestaltet sein.
Die Wärmetransporteinrichtung kann beispielsweise eine Absorptions-Wärmepumpe sein. Eine Absorptions-Wärmepumpe nutzt den physikalischen Effekt der Reaktionswärme bei Mischung zweier Flüssigkeiten oder Gase. Sie verfügt über einen Lösungsmittelkreis und einen Kältemittelkreis. Das Lösungsmittel wird im Kältemittel wiederholt gelöst oder ausgetrieben.
Die Wärmetransporteinrichtung kann beispielsweise eine Adsorptions-Wärmepumpe sein. Eine Adsorptions-Wärmepumpe arbeitet mit einem festen Lösungsmittel, dem „Adsorbens“, an dem das Kältemittel ad- oder desorbiert wird. Dem Prozess wird Wärme bei der Desorption zugeführt und bei der Adsorption entnommen.
Die Wärmetransporteinrichtung kann mindestens ein Peltier-Element umfassen, das eingerichtet ist, Wärmeenergie vom Kaltwasser der Kaltwasserkühleinrichtung aufzunehmen und zumindest teilweise an das Warmwasser des Warmwasserspeichers abzugeben. Hierzu kann das Peltier-Element derart von einem elektrischen Strom durchflossen werden, dass sich die der Kaltwasserkühleinrichtung zugewandte Seite vom Peltier-Element zumindest bereichsweise abkühlt und die dem Warmwasserspeicher zugewandte Seite zumindest bereichsweise erwärmt. Das mindestens eine Peltier-Element kann ein wassergekühltes Peltier-Element ist. Die Kühlung kann aber auch anders gestaltet sein.
Bevorzugt kann in einer Heißwasserleitung stromab vom Warmwasserspeicher und stromauf von der mindestens einen Sanitärarmatur mindestens eine Heizvorrichtung vorgesehen sein, die eingerichtet ist, aus dem Warmwasserspeicher zugeführtes Warmwasser zu erhitzen. Hierzu kann beispielsweise stromab vom Warmwasserspeicher ein Durchlauferhitzer vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein elektrischer Durchlauferhitzer eingerichtet sein, das Warmwasser aus dem Warmwasserspeicher weiter zu erhitzen. Durch eine solche Nacherhitzung des vorgewärmten Wassers kann an der Sanitärarmatur Heißwasser bereitgestellt werden, dass beispielsweise 100° heiß ist. Durchlauferhitzer als solche sind aus dem Stand der Technik bekannt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung bilden der Warmwasserspeicher und die Heizvorrichtung zwei Kammern der Vorrichtung aus.
Besonders bevorzugt können der Warmwasserspeicher und die Kaltwasserkühleinrichtung in einem gemeinsamen Vorrichtungsgehäuse vorgesehen sein. Besonders bevorzugt kann ebenfalls die Heizvorrichtung im Vorrichtungsgehäuse vorgesehen sein.
Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung eingerichtet, benachbart zu der mindestens einen Sanitärarmatur installiert zu werden. „Benachbart zu der mindestens einen Sanitärarmatur“ bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass die Länge der Kaltwasserleitung und/oder Heißwasserleitung geringer ist als 5 m oder 2 m oder 1 m. Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung so dimensioniert, dass die Vorrichtung in einem Schrank einer Haushaltsküche untergebracht werden kann, insbesondere in einem Unterschrank, Hochschrank oder Wandschrank.
Besonders bevorzugt kann der Warmwasserspeicher die Kaltwasserkühleinrichtung zumindest bereichsweise und bevorzugt vollständig umgeben. Insbesondere können die Kaltwasserkühleinrichtung und der Warmwasserspeicher konzentrisch angeordnet sein. Ein solcher Aufbau hat den Vorteil, dass er besonders platzsparend ist.
Besonders bevorzugt umfasst die Vorrichtung mindestens ein Steuergerät.
Das Steuergerät kann basierend auf bereitgestellten Signalen die Aktuatoren der Vorrichtung zumindest teilweise und bevorzugt vollständig regeln (engl. closed loop control) oder steuern (engl. open loop control).
Das hier offenbarte Steuergerät kann insbesondere eingerichtet sein, mittels der Wärmetransportvorrichtung den Transport von Wärmeenergie zwischen der Kaltwasserkühleinrichtung und dem Warmwasserspeicher zu regeln bzw. zu steuern.
Das Steuergerät kann eingerichtet sein, mittels der Heizvorrichtung die Temperatur des bereitzustellenden Wassers, insbesondere des Heißwassers, auf eine vorgewählte Temperatur zu regulieren.
Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät eingerichtet sein, mittels der mindestens einen Heizvorrichtung das bereitzustellende Wasser auf eine Temperatur zu erhitzen, die oberhalb der Siedetemperatur von Wasser bei Umgebungsdruck liegt. Ein solches Überhitzen vom Wasser ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Sanitärarmatur als Dampfdüse ausgebildet ist oder eine Dampfdüse umfasst. Eine solche Dampfdüse wird u.a. zum Aufschäumen von Milch eingesetzt.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Vorrichtung eingerichtet, der Sanitärarmatur Warmwasser aus dem Warmwasserspeicher bereitzustellen.
Insbesondere kann vorgesehen sein,

i) dass Warmwasser aus dem Warmwasserspeicher entnommen wird, das die Heizvorrichtung nicht über die maximale Warmwassertemperatur erhitzt, falls ein Benutzer der Sanitärarmatur Warmwasser anfordert, und
ii) das Warmwasser aus dem Warmwasserspeicher entnommen wird, das die Heizvorrichtung zur Bereitstellung von Heißwasser auf eine Temperatur oberhalb der maximalen Warmwassertemperatur erhitzt, falls ein Benutzer der Sanitärarmatur Heißwasser anfordert.

Insbesondere kann die Vorrichtung eingerichtet sein, zu Beginn der Wasserentnahme aus der Sanitärarmatur Warmwasser aus dem Warmwasserspeicher solange bereitzustellen, bis das Warmwasser der Hausinstallation eine Grenztemperatur erreicht hat. Hierzu kann vorgesehen sein, dass das Warmwasser aus dem Warmwasserspeicher bereitgestellt wird für eine vorgegebene Zeit, die i.d.R. zur Bereitstellung von Warmwasser aus der Hausinstallation benötigt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die das Steuergerät eingerichtet sein, die Temperatur des von der Hausinstallation bereitgestellten Warmwassers zu erfassen. Das Steuergerät kann ferner eingerichtet sein, anhand der erfassten Temperatur zu entscheiden, ob Warmwasser aus dem Warmwasserspeicher oder direkt aus der Hausinstallation der Sanitärarmatur zugeführt werden soll. Die hierzu erforderlichen Steuerventile können in dem Vorrichtungsgehäuse und/oder in der mindestens einen Sanitärarmatur vorgesehen sein. Vorteilhaft kann somit das vorgewärmte Warmwasser auch für die Bereitstellung von Warmwasser genutzt werden, insbesondere um die Anlaufphase zu überbrücken, bis von der Hausinstallation unmittelbar Warmwasser bereitgestellt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie kann die Kaltwasserkühleinrichtung mindestens einen Kältespeicher aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der hier offenbarte Warmwasserspeicher mindestens einen Wärmespeicher aufweist. Ein solcher Kältespeicher bzw. Wärmespeicher kann zumindest teilweise als Latentkältespeicher bzw. Latentwärmespeicher ausgebildet werden. Ein solcher Speicher kann beispielsweise ein Phasenänderungsmaterial als Medium M umfassen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann in der Kaltwasserkühleinrichtung mindestens eine Karbonisatoreinheit und/oder mindestens eine Filtereinheit zur Aufbereitung des Wassers vorgesehen ist. Bevorzugt verläuft in der Kaltwasserkühleinrichtung mindestens eine Kaltwasser-Kühlleitung durch in der Kaltwasserkühleinrichtung gespeichertes Medium. Bevorzugt bildet das Medium den hier offenbarten Kältespeicher aus. Vorteilhaft verläuft die Kaltwasser-Kühlleitung helixförmig oder mäanderförmigen um die Karbonisatoreinheit. Somit kann vorteilhaft bei kleinem Bauraum das Kaltwasser effizient gekühlt werden. Besonders bevorzugt wird das Kaltwasser zur Karbonisierung in die Karbonisatoreinheit eingespritzt und somit mit Kohlensäure versetzt. Vorteilhaft kann in der Mitte der Kaltwasserkühleinrichtung ein Ablauf für gekühltes und/oder karbonisiertes Trinkwasser vorgesehen sein.
Das Steuergerät kann eingerichtet sein, Daten über die Benutzung der Vorrichtung zu erfassen. Insbesondere kann das Steuergerät eingerichtet sein, direkt oder indirekt den Zeitpunkt (insbesondere Uhrzeit, Tag, Wochentag, Wochenende, Ferientag, Monat und/oder Jahreszeit) und die diesem Zeitpunkt zugeordnete Entnahmemenge von Heißwasser, Warmwasser und/oder von Kaltwasser, insbesondere vom karbonisierten und/oder gekühlten Kaltwasser, zu erfassen. Bevorzugt können diese Daten in einem nicht-flüchtigen Datenspeicher gespeichert werden. Bevorzugt ist das Steuergerät eingerichtet, die erfassten Daten auszuwerten. Bevorzugt ist das Steuergerät eingerichtet, basierend auf den erfassten Daten den Warmwasserspeicher, die Heizvorrichtung und/oder die Kaltwasserkühleinrichtung zu regeln bzw. zu steuern. Vorteilhaft kann dieses Eingreifen des Steuergerätes prädiktiv erfolgen.
Mit anderen Worten kann also das Steuergerät basierend auf den historischen Daten prognostizieren, wann ein Benutzer Heißwasser bzw. karbonisiertes Trinkwasser anfordern wird. Trinkt ein Benutzer beispielsweise jeden Morgen Kaffee zum Frühstück, so kann gemäß der hier offenbarten Technologie vorgesehen sein, dass bereits vor dem Frühstück (z.B. ab 5:00 Uhr morgens) Warmwasser im Warmwasserspeicher mit einer entsprechenden Temperatur (z.B. 60°C) gespeichert ist, wohingegen im Zeitraum davor (z.B. ab 1:00 Uhr morgens bis 5:00 Uhr morgens) die Wärmetransporteinrichtung und der Warmwasserspeicher deaktiviert sein können, wodurch die Temperatur im Warmwasserspeicher sinken kann. Gleiches kann für die Kaltwasserkühleinrichtung vorgesehen sein. Zweckmäßig kann das Steuergerät zur Prädiktion des Nutzerverhaltens die Jahreszeit berücksichtigen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass im Winter mehr Warmwasser im Warmwasserspeicher vorgehalten wird als im Sommer. Dies kann werkseitig in dem Steuergerät vorgestellt sein oder eine vom Steuergerät durchgeführte statistische Analyse des Nutzerverhaltens kann dies ergeben. Insbesondere kann das Steuergerät das Nutzerverhalten hinsichtlich Wochentag, Geschäftszeit, Wochenende und/oder Urlaubszeit auswerten und den Warmwasserspeicher und/oder die Kaltwasserkühleinrichtung unter Berücksichtigung des Nutzerverhaltens steuern bzw. regeln. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Menge an gespeicherter Kälte bzw. gespeicherte Wärme an den prognostizierten Bedarf angepasst wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Wärmeabfuhr bzw. Kälteabfuhr von der Kaltwasserkühleinrichtung bzw. dem Warmwasserspeicher an den prognostizierten Bedarf angepasst wird. Beispielsweise wird im Sommer weniger Warmwasser benötigt als im Winter. Gleichsam wird im Sommer mehr Trinkwasser als im Winter. Dementsprechend kann das hier offenbarte Steuergerät eingerichtet sein, im Sommer mehr Wärme an das Wasser der Hausinstallation abzuführen als im Winter. Hierzu kann beispielsweise das Steuergerät derart eingerichtet sein, dass die Vorrichtung im Sommer mehr Warmwasser durch den Warmwasserspeicher anstatt durch die Hausinstallation der Sanitärinstallation bereitstellt als im Winter.
Bevorzugt ist die Vorrichtung eingerichtet, an lediglich eine Sanitärarmatur angeschlossen werden, insbesondere an eine Sanitärarmatur, die eingerichtet ist, Kaltwasser und Warmwasser sowie zusätzlich mit der Vorrichtung konditioniertes Heißwasser und gekühltes Kaltwasser bereitzustellen. Sofern im Zusammenhang mit der hier offenbarten Technologie die Rede ist von „mindestens eine Sanitärarmatur“ oder von „einer Sanitärarmatur“ so soll gleichsam eine Ausgestaltung mit „einer einzigen Sanitärarmatur“ und mit „mehreren Sanitärarmaturen“ mit offenbart sein.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung der hier offenbarten Vorrichtung,
2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung der hier offenbarten Vorrichtung, und
3 eine schematische Querschnittsansicht der Vorrichtung gemäß der 2.

Wie in 1 dargestellt, ist die hier offenbarte Vorrichtung über die Versorgungsleitungen 402, 403 an die Trinkwasser-Versorgung der Hausinstallation 400 angeschlossen. Hierzu kann die Vorrichtung an entsprechende Haushaltsleitungen angeschlossen werden. Das Vorrichtungsgehäuse 500 (vgl. 3) sowie die Wasseranschlüsse des Vorrichtungsgehäuses 500 ist in den 1 und 2 vereinfachend weggelassen worden. Die Versorgungsleitungen 402, 403 sind hier fluidverbunden mit dem Warmwasserspeicher 210 und der Kaltwasserkühleinrichtung 100. Die Kaltwasserkühleinrichtung 100 ist über eine Kaltwasserleitung 102 mit der Sanitärarmatur 1 verbunden. Der Warmwasserspeicher 210 ist über die Heißwasserleitung 202 mit der Sanitärarmatur 1' verbunden. Stromab vom Warmwasserspeicher 210 ist die Heizvorrichtung 220 angeordnet, die hier als elektrischer Durchlauferhitzer ausgebildet ist. Der elektrische Durchlauferhitzer wird mit elektrischer Energie E₂ versorgt.
Der Warmwasserspeicher 210 und die Kaltwasserkühleinrichtung 100 sind Komponenten der Wärmetransporteinrichtung 300. Die Wärmetransporteinrichtung 300 ist hier als Kompressor-Wärmepumpe ausgebildet. Gestrichelt gezeigt ist hier der Kältemittel-Kreislauf 302, 303 vom Kältemittel. Als Kältemittel kann beispielsweise das Kältemittel R600a eingesetzt werden. Gleichsam sind andere Kältemittel vorstellbar. beispielsweise Kohlendioxid. Die Wärmetransporteinrichtung 300 umfasst einen Kompressor 310, der das Kältemittel verdichtet. Das verdichtete Kältemittel wird dem Warmwasserspeicher 210 zugeführt. Der Warmwasserspeicher 210 umfasst einen Kältemittel-Strömungspfad, der so ausgebildet ist, dass das Kältemittel Wärmeenergie an das im Warmwasserspeicher 210 bevorratete Wasser abgeben kann. Stromab vom Warmwasserspeicher 210 ist ein Kondensator 320 im Kältemittel-Kreislauf 302, 303 vorgesehen. Der Kondensator 320 dient als Wärmeübertrager bzw. Verflüssiger der Kompressions-Wärmepumpe. Im Kondensator 320 kondensiert das Kältemittel unter Wärmeabgabe. Der Kondensator 320 kann beispielsweise als Luftkondensator ausgebildet sein, der die Abwärme W an die Umgebungsluft abgibt. Stromab vom Kondensator 120 ist eine Expansionseinheit 330 im Kältemittel-Kreislauf vorgesehen. Die Expansionseinheit 330 kann beispielsweise von einer Drossel ausgebildet werden. Stromab von der Expansionseinheit 330 ist im Kältemittel-Kreislauf 302, 303 die Kaltwasserkühleinrichtung 100 vorgesehen. Die Kaltwasserkühleinrichtung 100 dient als Verdampfer der Kompressions-Wärmepumpe. Die Kaltwasserkühleinrichtung 100 umfasst einen Kältemittel-Strömungspfad, der derart ausgebildet ist, dass das Kältemittel bei seiner Expansion dem Kaltwasser der Kaltwasserkühleinrichtung 100 Wärmeenergie entzieht. Anschließend wird das Kältemittel erneut durch den Kompressor 310 komprimiert. Besonders bevorzugt sind die Komponenten der Wärmetransporteinrichtung 300 (z.B. Kompressor 310, Kondensator 320 und Expansionseinheit 330) ebenfalls im Vorrichtungsgehäuse aufgenommen. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass im Kondensator 320 anfallendes Kondensationswasser der Kaltwasserkühleinrichtung 100 oder dem Warmwasserspeicher 210 zugeführt wird. Vorteilhaft muss somit das Kondensationswasser nicht anderweitig entsorgt werden.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Kondensator 320 der Wärmetransporteinrichtung 300 und/oder der Kompressor 310 der Wärmetransporteinrichtung 300 mit Wasser gekühlt wird, insbesondere mit der Vorrichtung zugeführtem Trinkwasser.
Bei der nachfolgenden Beschreibung des in 2 dargestellten alternativen Ausführungsbeispiels werden für Merkmale, die im Vergleich zum in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel in ihrer Ausgestaltung und/oder Wirkweise identisch und/oder zumindest vergleichbar sind, gleiche Bezugszeichen verwendet. Sofern diese nicht nochmals detailliert erläutert werden, entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und Wirkweise der vorstehend bereits beschriebenen Merkmale.
In der Ausgestaltung gemäß der 2 umfasst die Wärmetransporteinrichtung 300 mindestens ein Peltier-Element. Das Peltier-Element ist zwischen der Kaltwasserkühleinrichtung 100 und dem Warmwasserspeicher 210 angeordnet. Eine erste Seite des Peltier-Elementes ist hier wärmeleitend mit der Kaltwasserkühleinrichtung 100 verbunden. Eine gegenüberliegende zweite Seite des Peltier-Elementes ist hier mit dem Warmwasserspeicher 210 wärmeleitend verbunden. Das Peltier-Element wird nun so bestromt, dass die erste Seite des Peltier-Elementes der Kaltwasserkühleinrichtung 100 Wärmeenergie entzieht und die zweite Seite des Peltier-Elementes an den Warmwasserspeicher 210 Wärmeenergie abgibt. Eine solche Wärmetransporteinrichtung 300 ist vergleichsweise kompakt und benötigt keinen Kältemittel-Kreislauf, wie er in der 1 gezeigt ist.
In den 1 und 2 sind zwei getrennte Sanitärarmaturen 1,1' gezeigt. Ebenso ist es vorstellbar, dass lediglich eine Sanitärarmatur vorgesehen ist, die eingerichtet ist, Kaltwasser und Warmwasser sowie zusätzlich Heißwasser und gekühltes Kaltwasser bereitzustellen. In den 1 und 2 nicht dargestellt ist das mindestens eine Steuergerät der Vorrichtung. In den 1 und 2 sind die Versorgungsleitungen bevorzugt mit dem Kaltwasseranschluss der Hausinstallation verbunden. Zur Bereitstellung von Warmwasser und Kaltwasser ist die mindestens eine Sanitärarmatur zweckmäßig zusätzlich direkt oder indirekt (über die hier offenbarte Vorrichtung) mit dem Warmwasseranschluss und mit dem Kaltwasseranschluss der Hausinstallation verbunden (nicht gezeigt).
Die 3 zeigt eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie. Die Vorrichtung umfasst hier eine Kaltwasserkühleinrichtung 100, die von einem Warmwasserspeicher 210 umgeben ist. Der Warmwasserspeicher 210 ist hier ringförmig bzw. topfförmig ausgebildet. Im Inneren des Wasserspeichers 210 ist hier die Kaltwasserkühleinrichtung 100 aufgenommen. Hier nicht gezeigt ist eine Wärmeisolation, die zwischen der Kaltwasserkühleinrichtung 100 und dem Warmwasserspeicher 210 zumindest bereichsweise, bevorzugt zumindest im zylindrischen Teil, vorgesehen sein kann. Die Wärmetransporteinrichtung 300 umfasst hier ein Peltier-Element, das im Bodenbereich der Vorrichtung die Kaltwasserkühleinrichtung 100 mit dem Warmwasserspeicher 210 wärmeleitend verbindet. Ein oder mehrere Peltier-Elemente könnten aber auch an anderen Stellen vorgesehen sein.
Die Anschlüsse für die Versorgungsleitung 402 und für die Heißwasserleitung 202 sind hier vereinfachend weggelassen worden. Die Kaltwasserkühleinrichtung 100 umfasst einen Einlass 150 für Kaltwasser. Dieser Einlass 150 kann beispielsweise an eine Versorgungsleitung 403 der Hausinstallation angeschlossen sein. Ferner umfasst die Kaltwasserkühleinrichtung 100 eine hier helixförmig ausgestaltete Kaltwasser-Kühlleitung 112. Die Kaltwasser-Kühlleitung 112 ist aus einem gut wärmeleitenden Material hergestellt, beispielsweise aus einem Metallmaterial. Die Kaltwasser-Kühlleitung 112 wird durch das in der Kaltwasserkühleinrichtung 100 befindliche Medium M abgekühlt. Strömt nun Kaltwasser durch die gekühlte Kaltwasser-Kühlleitung 112, so kühlt sich das Kaltwasser allmählich ab. Die Kaltwasser-Kühlleitung 112 umgibt hier eine Karbonisatoreinheit 130, die hier ebenfalls im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist. Die Kaltwasser-Kühlleitung 112 ist fluidverbunden mit der Karbonisatoreinheit 130. Das in der Kaltwasser-Kühlleitung 112 abgekühlte Kaltwasser strömt nach dem Abkühlen in die Karbonisatoreinheit 130 ein. Nach dem Karbonisieren verlässt das gekühlte und karbonisierte Kaltwasser die Kaltwasserkühleinrichtung 100 durch den Auslass 140. Der Auslass 140 ist fluidverbunden mit der Kaltwasserleitung 102 und mit der Sanitärarmatur 1.
Die Karbonisatoreinheit 130 umfasst hier eine Gasblase (nicht gezeigt), in der sich Gas sammelt. Bevorzugt kann die Vorrichtung ein Überdruckventil in einer Fluidverbindung aufweisen, die den Warmwasserspeicher 210 mit der Karbonisatoreinheit 130 verbindet. Somit kann ein Überdruck im Warmwasserspeicher 210 einfach und platzsparend dadurch abgebaut werden, dass Wasser vom Warmwasserspeicher 210 über das Überdruckventil in die Gasblase ausströmt. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

100: Kaltwasserkühleinrichtung
102: Kaltwasserleitung
110: Kältespeicher
112: Kaltwasser-Kühlleitung
130: Karbonisatoreinheit
140: Auslass
150: Einlass
202: Heißwasserleitung
210: Warmwasserspeicher
220: Heizvorrichtung
300: Wärmetransporteinrichtung
302,303: Kältemittel-Kreislauf
310: Kompressor
320: Kondensator
330: Expansionseinheit
400: Hausinstallation
402,403: Versorgungsleitung
500: Vorrichtungsgehäuse
E: Energie
M: Medium
W: Abwärme

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015011384 A1 [0001]
DE 102013002236 A1 [0001]

Claims

Vorrichtung zur Bereitstellung von Wasser für mindestens eine Sanitärarmatur, umfassend einen Warmwasserspeicher (210) zur Speicherung von Warmwasser und eine Kaltwasserkühleinrichtung (100) zur Kühlung von Kaltwasser, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner eine Wärmetransporteinrichtung (300) zum Transport von Wärmeenergie umfasst, wobei die Wärmetransporteinrichtung (300) eingerichtet ist, Wärmeenergie vom Kaltwasser der Kaltwasserkühleinrichtung (100) aufzunehmen und zumindest teilweise an das Warmwasser des Warmwasserspeichers (210) abzugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Warmwasserspeicher (210) und die Kaltwasserkühleinrichtung (100) in einem gemeinsamen Vorrichtungsgehäuse (500) aufgenommen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Warmwasserspeicher (210) die Kaltwasserkühleinrichtung (100) zumindest bereichsweise umgibt.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Wärmetransporteinrichtung (300) mindestens ein Peltier-Element umfasst, wobei das mindestens eine Peltier-Element eingerichtet ist, Wärmeenergie vom Kaltwasser der Kaltwasserkühleinrichtung (100) aufzunehmen und zumindest teilweise an das Warmwasser des Warmwasserspeichers (210) abzugeben.
Vorrichtung nach einem Anspruch 4, wobei das mindestens eine Peltier-Element ein wassergekühltes Peltier-Element ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wärmetransporteinrichtung (300) einen Kältemittel-Kreislauf (302, 303) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei mindestens eine Komponente (310, 320) des Kältemittel-Kreislaufs (302, 303) eine wassergekühlte Komponente ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei stromab vom Warmwasserspeicher (210) mindestens eine Heizvorrichtung (220) vorgesehen ist, die eingerichtet ist, aus dem Warmwasserspeicher (210) zugeführtes Wasser zu erhitzen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Vorrichtung mindestens ein Steuergerät umfasst, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, mittels der Heizvorrichtung (220) die Temperatur des bereitzustellenden Wassers auf eine vorgewählte Temperatur zu regulieren, und/oder wobei das Steuergerät eingerichtet ist, mittels der mindestens einen Heizvorrichtung (220) das bereitzustellende Wasser auf eine Temperatur zu erhitzen, die oberhalb der Siedetemperatur von Wasser bei Umgebungsdruck liegt.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche wobei das Steuergerät eingerichtet ist, i) Daten über die Benutzung der Vorrichtung zu erfassen und ii) basierend auf den erfassten Daten den Warmwasserspeicher (210), die Kaltwasserkühleinrichtung (100) und/oder die Heizvorrichtung (220) insbesondere prädiktiv zu steuern und/oder zu regeln.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, der Sanitärarmatur Warmwasser aus dem Warmwasserspeicher (210) bereitzustellen, und wobei die Vorrichtung bevorzugt eingerichtet ist, zu Beginn der Wasserentnahme aus der Sanitärarmatur (1') Warmwasser aus dem Warmwasserspeicher (210) solange bereitzustellen, bis das Warmwasser der Hausinstallation (400) eine Grenztemperatur erreicht hat.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kaltwasserkühleinrichtung (100) mindestens einen Kältespeicher (110) aufweist, und/oder wobei der Warmwasserspeicher (210) mindestens einen Wärmespeicher aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei mindestens eine Kaltwasser-Kühlleitung (112) durch in der Kaltwasserkühleinrichtung (100) gespeichertes Medium (M) verläuft, wobei das Medium (M) bevorzugt den Kältespeicher ausbildet.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in der Kaltwasserkühleinrichtung (100) mindestens eine Karbonisatoreinheit (130) und/oder mindestens eine Filtereinheit vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Warmwasserspeicher (210) über eine Fluidverbindung mit der Karbonisatoreinheit (130) verbunden ist, und wobei in der Fluidverbindung ein Überdruckventil zur Druckentlastung des Warmwasserspeichers (210) vorgesehen ist.