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Die Erfindung betrifft einen Heißwasserbereiter.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Heißwasserbereiter, also Geräte zur Erhitzung von Wasser, bekannt. Die Heißwasserbereiter können dabei insbesondere derart ausgestaltet sein, dass sie warmes bzw. heißes Wasser an einer Einzelentnahmestelle, also beispielsweise an einem Wasserhahn bzw. einem Becken innerhalb eines Hauses zur Verfügung stellen. Bauformen für Heißwasserbereiter können insbesondere Heißwasserspeicher sein, bei denen mittels einer elektrischen Heizung zulaufendes Wasser erhitzt und in einem Speichertank gespeichert wird. Am im Bereich des Heißwasserbereiters angeordneten Wasserhahn steht dann heißes Wasser aus dem Speicher zur Verfügung. In einer weiteren Bauform können Heißwasserbereiter als Durchlauferhitzer ausgestaltet sein, bei denen das Aufheizen des Wassers erst dann erfolgt, wenn das Wasser benötigt wird. Ein Speichern von heißem Wasser in einem Tank findet in dieser Ausgestaltung nicht statt. Ferner sind noch konventionelle Wasserkocher bekannt, bei denen Wasser aus einem Wasserhahn entnommen und anschließend innerhalb des Wasserkochers aufgekocht werden kann.
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Durch das Aufkochen bzw. Erhitzen des Wassers können Verunreinigungen des Wassers, insbesondere bakterielle oder virologische Verunreinigungen unschädlich gemacht werden. Sind jedoch Schwermetalle oder giftige Salze im Wasser enthalten, wie beispielsweise in Trinkwasserversorgungssystemen in weiten Teilen der Welt, so kann mittels Aufkochens bzw. Erwärmens alleine kein sauberes Wasser zur Verfügung gestellt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heißwasserbereiter zur Verfügung zu stellen, mit dem zusätzlich Schwermetalle und unerwünschte Salze aus dem Wasser entfernt werden können.
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Diese Aufgabe wird mit dem Heißwasserbereiter des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Ein Heißwasserbereiter weist einen Wasserzulauf, eine Heizeinheit und einen Wasserablauf auf. Wasser kann mittels der Heizeinheit auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt werden. Die Heizeinheit weist einen Verdampfungsbereich und einen Kondensationsbereich auf, wobei der Verdampfungsbereich mit dem Wasserzulauf und der Kondensationsbereich mit dem Wasserablauf verbunden ist.
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Um das Wasser zu erwärmen, wird dieses also über den Wasserzulauf in den Verdampfungsbereich der Heizeinheit geleitet. Im Verdampfungsbereich kann das Wasser entsprechend bis zum Verdampfen erhitzt werden und der dabei entstehende Wasserdampf gelangt anschließend in den Kondensationsbereich. Im Kondensationsbereich kondensiert der Wasserdampf und kann schlussendlich über den Wasserablauf direkt als heißes bzw. erwärmtes Wasser zur Verfügung gestellt werden. Dadurch, dass die Heizeinheit einen Verdampfungsbereich und einen Kondensationsbereich aufweist, kann neben der Erwärmung des Wassers zusätzlich erreicht werden, dass Schwermetalle bzw. Salze im Verdampfungsbereich zurückbleiben. Der von diesen Stoffen befreite Wasserdampf gelangt in den Kondensationsbereich und kann dort als sauberes Wasser auskondensieren. Dadurch wird es möglich, warmes bzw. heißes Wasser bereitzustellen, welches gleichzeitig von unerwünschten Stoffen wie Salzen, Kalk oder Schwermetallen befreit wurde. Der Heißwasserbereiter kann dabei derart ausgestaltet sein, dass für das zusätzliche Verdampfen und Kondensieren des Wassers nur unwesentlich mehr Energie aufgewendet werden muss als für das Erhitzen des Wassers sowieso notwendig ist. Dadurch kann, sofern heißes oder warmes Wasser benötigt wird, eine zusätzliche Reinigung des Wassers energieeffizient bereitgestellt werden.
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Die Heizeinheit kann dazu im Verdampfungsbereich beispielsweise eine elektrische Heizung aufweisen.
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In einer Ausführungsform umfasst die Heizeinheit ein Gefäß mit einer Innenwand. Die Innenwand teilt einen Boden des Gefäßes und einen Innenraum des Gefäßes in den Verdampfungsbereich und den Kondensationsbereich. Die Innenwand ist derart ausgestaltet, dass in einem dem Boden abgewandten Teil des Gefäßes ein Übergang von Wasserdampf vom Verdampfungsbereich in den Kondensationsbereich möglich ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen effizienten Aufbau der Heizeinheit des Heißwasserbereiters.
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Alternativ zu dieser Ausgestaltung ist auch denkbar, dass der Kondensationsbereich oberhalb des Verdampfungsbereichs angeordnet ist, wobei eine Innenwand wiederum einen Innenraum des Gefäßes in den Verdampfungsbereich und den Kondensationsbereich unterteilt. Auch in dieser Ausgestaltung ist ein Übergang von Wasserdampf vom Verdampfungsbereich in den Kondensationsbereich möglich und ermöglicht ebenfalls einen effizienten Aufbau der Heizeinheit des Heißwasserbereiters.
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In einer Ausführungsform ist der Wasserzulauf derart geführt, dass der Wasserzulauf zunächst in thermischem Kontakt mit Kondensationsflächen des Kondensationsbereichs ist und anschließend den Verdampfungsbereich erreicht. Dadurch kann das im Wasserzulauf geführte Wasser, welches kälter ist als der Wasserdampf innerhalb der Heizeinheit, dazu genutzt werden, dem Wasserdampf Energie zu entziehen und dadurch die Kondensation im Kondensationsbereich zu begünstigen. Gleichzeitig wird das zulaufende Wasser entsprechend erwärmt, sodass ein Teil der Energie, die bei der Kondensation verloren gehen würde, direkt dem zulaufenden Wasser zugeführt wird und somit nicht mehr im Verdampfungsbereich zugeführt werden muss. Dies ermöglicht einen insgesamt energieeffizienten Heißwasserbereiter.
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In einer Ausführungsform weist der Heißwasserbereiter ferner eine Wärmepumpe auf. Die Wärmepumpe ist eingerichtet, Wärme vom Kondensationsbereich in den Verdampfungsbereich zu transportieren. Dadurch wird ebenfalls ein energieeffizienter Betrieb des Heißwasserbereiters möglich. Die bei der Kondensation abgegebene Wärme des Wasserdampfs kann über die Wärmepumpe direkt wieder in den Verdampfungsbereich transportiert und das dort zugelaufene Wasser dadurch erwärmt werden. Somit können die bei der Kondensation auftretenden Wärmeverluste bestmöglich kompensiert werden. Diese Ausführungsform kann kombiniert werden mit dem mit den Kondensationsflächen in Kontakt stehenden Wasserzulauf und somit einen insgesamt sehr effizienten Betrieb des Heißwasserbereiters ermöglichen.
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Die Wärmepumpe kann dabei als reguläre Wärmepumpe ausgestaltet sein. Die Wärmepumpe kann insbesondere eine Kompressionskälteanlage, wie sie beispielsweise aus Kühlschränken bekannt ist, sein, wobei durch die Kompressionskälteanlage Energie vom Kondensationsbereich in den Verdampfungsbereich transportiert wird.
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In einer Ausführungsform umfasst der Heißwasserbereiter ferner einen Tropfenabscheider zwischen dem Verdampfungsbereich und dem Kondensationsbereich. Dies verhindert zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, eine Rückkontamination des erwärmten Wassers, da Stoffe die mit Wassertropfen, die sich im Wasserdampf befinden und mit diesem mitgerissen werden vom Tropfenabscheider aus der Wasserdampfströmung entfernt und vorzugsweise in den Verdampfungsbereich zurückgeführt werden.
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In einer Ausführungsform weist der Heißwasserbereiter ferner eine Pumpe auf, mit der ein Unterdruck im Verdampfungsbereich und im Kondensationsbereich erzeugt werden kann. Die vorgegebene Temperatur kann mittels des Unterdrucks eingestellt werden. Die vorgegebene Temperatur kann dabei beispielsweise mittels eines Schaltelements am Heißwasserbereiter eingestellt werden. Je nachdem, welche Temperatur eingestellt wird, kann beispielsweise der Unterdruck im Verdampfungsbereich und Kondensationsbereich eingestellt werden derart, dass der Dampfdruck bei diesem Unterdruck der vorgegeben Temperatur entspricht. Die vorgegebene Temperatur kann dabei insbesondere im Bereich zwischen 55 und 85 °C sein. Ein zu diesen Temperaturen passender Unterdruck kann jeweils mit der Pumpe eingestellt werden. Insbesondere bevorzugt ist die Temperatur des erhitzten bzw. erwärmten Wassers im Bereich zwischen 55 und 65 °C.
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In einer Ausführungsform weist der Heißwasserbereiter ferner eine Pumpe auf, mit der ein Unterdruck im Verdampfungsbereich und ein Überdruck im Kondensationsbereich erzeugt werden kann. Die vorgegebene Temperatur kann mittels des Überdrucks eingestellt werden. Die vorgegebene Temperatur kann dabei beispielsweise mittels eines Schaltelements am Heißwasserbereiter eingestellt werden. Je nachdem, welche Temperatur eingestellt wird, kann beispielsweise der Überdruck im Kondensationsbereich eingestellt werden derart, dass der Taupunkt bei diesem Überdruck und der vorgegebenen Temperatur unterschritten wird. Die vorgegebene Temperatur kann dabei insbesondere im Bereich zwischen 55 und 85 °C sein. Ein zu diesen Temperaturen passender Druckunterschied zwischen Verdampfungsbereich und Kondensationsbereich kann jeweils mit der Pumpe eingestellt werden. Insbesondere bevorzugt ist die Temperatur des erhitzten bzw. erwärmten Wassers im Bereich zwischen 55 und 65 °C.
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In einer Ausführungsform ist im Verdampfungsbereich eine Polymer-Heizplatte angeordnet. Polymer-Heizplatten eignen sich gut zum Erhitzen von Wasser und können beispielsweise aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) gefertigt sein. Um die Leitfähigkeit zu erhöhen, können ferner leitfähige Partikel, beispielsweise Graphitpartikel innerhalb des Polymers vorgesehen sein. Die Heizplatten, die im Verdampfungsbereich angeordnet sind, mittels Polymeren auszuführen, ist vorteilhaft, da eine Verkalkungsneigung von Polymeren deutlich geringer ist als von Metallen, sodass im Gegensatz zu Heizplatten aus Metall weniger Verkalkungen vorliegen werden. Ferner führt eine Wärmeausdehnung der Polymere dazu, dass Kalkschichten im Regelfall abplatzen und im Siedereich zurückbleiben, sodass die Heizplatten selbst jeweils mit wenig Wärmeverlust betrieben werden können.
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Alternativ oder zusätzlich kann eine Polymer-Heizplatte zwischen Verdampfungsbereich und Kondensationsbereich angeordnet sein. Durch die elektrische Leitfähigkeit ist auch die thermische Leitfähigkeit des Basispolymers stark verbessert. Beim Starten des Verdampfungsprozesses kann eine Erwärmung des Verdampfungsbereiches durch elektrische Beheizung erreicht werden. Sobald der Siedebereich eine ausreichende Verdampfung aufweist, kann eine Pumpe, die zwischen Verdampfungs- und Kondensationsbereich angeordnet ist eingeschaltet werden. Jetzt findet die Kondensation durch Druckerhöhung im Kondensationsbereich statt, die Heizung mittels Polymer-Heizplatte kann abgestellt werden. Die bei der Kondensation auf dem leitfähigen Polymer freiwerdende Wärmeenergie wird vom Polymer in den Verdampfungsbereich geleitet, so dass dort beim dort herrschenden niedrigeren Druck die Verdampfung durch die Energiezufuhr weiterläuft.
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Dadurch wird zusätzlich eine Beheizung des Kondensationsbereiches beim Ausschalten und/oder Starten möglich, so dass der Kondensationsbereich in regelmäßigen Abständen desinfiziert werden kann.
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In einer Ausführungsform ist ferner eine Elektrolyseelektrode im Verdampfungsbereich angeordnet. Wird im Verdampfungsbereich Chlorid bereitgehalten, zum Beispiel dadurch, dass über den Wasserzulauf salziges Wasser zugeführt wird, oder dadurch, dass Kochsalz zugegeben wird, kann mittels der Elektrolyseelektrode Chlorgas erzeugt werden, mit dem eine zusätzliche Desinfizierung der Heizeinheit erreicht werden kann. Dies ermöglicht eine verbesserte Reinigungswirkung.
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In einer Ausführungsform weist der Heißwasserbereiter ferner eine UV-Desinfektionsstufe im Wasserablauf auf. Wird der Heißwasserbereiter in Betrieb genommen, verdampft zunächst Wasser im Verdampfungsbereich und füllt als Wasserdampf den Kondensationsbereich und auch die UV-Desinfektionsstufe. Mittels einer UV-Lampe kann nun innerhalb der UV-Desinfektionsstufe eine zusätzliche Desinfizierung des Wasserdampfes erfolgen. Sobald die Kondensation im Kondensationsbereich einsetzt, füllt sich die UV-Desinfektionsstufe mit Wasser anstelle des Wasserdampfs, welches weiterhin mittels der UV-Strahlung der UV-Lampe desinfiziert werden kann.
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In einer Ausführungsform ist ein Zulaufventil im Wasserzulauf angeordnet. Der Wasserzulauf, der Verdampfungsbereich, der Kondensationsbereich und der Wasserablauf sind derart angeordnet, dass der Kondensationsbereich bei Schließen des Zulaufventils leerläuft. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Restwärme innerhalb des Verdampfungsbereichs nach Schließen des Zulaufventils ausreichend ist, sämtliches im Verdampfungsbereich verbleibendes Wasser zu verdampfen, wobei das verdampfte Wasser anschließend im Kondensationsbereich kondensiert wird und der Kondensationsbereich leerläuft. Durch die dann noch im System verbleibende Restwärme kann eine Aufheizung auf beispielsweise 60 oder 70 °C erfolgen, mittels derer sämtliche bakteriologischen oder virologischen Verunreinigungen neutralisiert werden können. Ferner kann diese Aufheizung auch mittels der im Verdampfungsbereich vorgesehenen Heizmöglichkeiten erfolgen.
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In einer Ausführungsform weist der Heißwasserbereiter ferner einen Aktivkohlefilter im Wasserablauf auf. Der Aktivkohlefilter kann beispielsweise geschmacksverändernde Bestandteile aus dem Wasser entfernen und dient dadurch einer zusätzlichen Verbesserung der Reinigungswirkung.
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In einer Ausführungsform ist innerhalb des Wasserzulaufs ein Filter für Schwebstoffe angeordnet. Der Filter für Schwebstoffe kann dabei einen Hydrozyklon umfassen, der zum Abtrennen von Sand und grobem Schmutz dient. Dadurch kann erreicht werden, dass Sand und grobe Verschmutzungen nicht in den Verdampfungsbereich gelangen und somit die Systemlebensdauer verbessert wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnungen erläutert. In der schematischen Zeichnung zeigen:
- 1 einen Heißwasserbereiter;
- 2 einen weiteren Heißwasserbereiter;
- 3 einen weiteren Heißwasserbereiter;
- 4 einen weiteren Heißwasserbereiter; und
- 5 einen weiteren Heißwasserbereiter.
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In den 1 bis 3 sind verschiedene Merkmale und Eigenschaften von Heißwasserbereitern dargestellt. Dabei sind für jede Figur einzelne Elemente als optional beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf die drei Ausführungsbeispiele der 1 bis 3 beschränkt, sondern in den 1 bis 3 als optional gekennzeichnete Merkmale können gegebenenfalls auch jeweils in den Heißwasserbereitern der anderen Figuren verwendet werden.
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1 zeigt einen Heißwasserbereiter 100 mit einem Wasserzulauf 101, einer Heizeinheit 110 und einem Wasserablauf 102. Mittels der Heizeinheit 110 kann Wasser auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt werden. Die Heizeinheit 110 weist einen Verdampfungsbereich 111 und einen Kondensationsbereich 112 auf. Der Verdampfungsbereich 111 ist mit dem Wasserzulauf 101 und der Kondensationsbereich 112 mit dem Wasserablauf 102 verbunden. Das Prinzip des Heißwasserbereiters 100 ist derart, dass Wasser 103 über den Wasserzulauf 101 in den Verdampfungsbereich 111 gelangt. Dort wird das Wasser 103 verdampft und gelangt als Wasserdampf in den Kondensationsbereich 112, von wo es dann über den Wasserablauf 102 als erwärmtes Wasser zur Verfügung steht und anschließend genutzt werden kann. Eine Wassertemperatur des im Kondensationsbereich 112 kondensierenden Wassers kann dabei beispielsweise im Bereich von 55 bis 85 °C, insbesondere 55 bis 70 °C und bevorzugt 55 bis 60 °C liegen.
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Es kann vorgesehen sein, eine Heizung im Verdampfungsbereich 111 anzuordnen, mit der das Wasser 103 verdampft werden kann. Ferner kann eine Kühlung im Kondensationsbereich 112 vorgesehen sein, mit der der Wasserdampf entsprechend gekühlt und anschließend kondensiert werden kann.
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Die im Folgenden mit Bezugnahme auf 1 beschriebenen Merkmale sind optional und können ferner jeweils auch in den Ausführungsbeispielen der 2 und 3 als optionale Merkmale verwendet werden.
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Die Heizeinheit 110 weist ein Gefäß 113 mit einer Innenwand 114 auf. Die Innenwand 114 unterteilt einen Boden 115 und einen Innenbereich 116 des Gefä-ßes 113 in den Verdampfungsbereich 111 und den Kondensationsbereich 112. Die Innenwand 114 ist dabei derart ausgestaltet, dass in einem dem Boden 115 abgewandten Teil 117 des Gefäßes 113 ein Übergang von Wasserdampf vom Verdampfungsbereich 111 in den Kondensationsbereich 112 möglich ist. Weiter optional kann die Innenwand 114 ein elektrisch leitfähiges Polymer umfassen, so dass einerseits eine Wärmeleitung der Innenwand 114 verbessert ist und andererseits auch eine Beheizung der Innenwand 114 möglich wird.
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Der Wasserzulauf 101 ist über ein Zulaufventil 201 mit einem Vorratstank 200 verbunden. Der Vorratstank 200 ist insbesondere nicht Teil des Heißwasserbereiters 100 und kann beispielsweise als Vorratstank unter einem Dach eines Hauses ausgestaltet sein. Alternativ kann anstelle des Vorratstanks 200 auch vorgesehen sein, den Wasserzulauf 101 direkt an eine Wasserleitung anzuschließen, insbesondere wenn innerhalb der Wasserleitung ein vorgegebener Druck anliegt.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Zulaufventil 201, der Wasserzulauf 101, der Verdampfungsbereich 111, der Kondensationsbereich 112 und der Wasserablauf 102 derart angeordnet sind, dass der Kondensationsbereich 112 bei Schließen des Zulaufventils 201 leerläuft. Ferner kann optional vorgesehen sein, dass eine Restwärme innerhalb des Heißwasserbereiters 100 und insbesondere innerhalb des Verdampfungsbereichs 111 des Heißwasserbereiters 100 ausreicht, um Wasser 103 im Verdampfungsbereich 111 vollständig zu verdampfen, sodass nach Schließen des Zulaufventils 201 der Heißwasserbereiter 100 komplett wasserfrei ist, da sämtliches im Kondensationsbereich 112 kondensiertes Wasser über den Wasserablauf 102 aus dem Heißwasserbereiter 100 abläuft. Dies dient insbesondere der Bereitstellung eines hygienischen Heißwasserbereiters 100, da keine feuchten bzw. nassen Oberflächen innerhalb des Heißwasserbereiters 100 zurückbleiben. Dies kann insbesondere durch geeignete Dimensionierung des Verdampfungsbereichs 111 und des Kondensationsbereichs 112 in Verbindung mit dem Abstand des Zulaufventils 201 vom Verdampfungsbereich 111 ermöglicht werden. Wird der Abstand beispielsweise klein gewählt, gelangt nach Schließen des Zulaufventils 201 weniger Wasser in den Verdampfungsbereich 111, so dass die vorhandene Restwärme zum vollständigen Verdampfen ausreicht.
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Der Heißwasserbereiter 100 der 1 weist ferner eine optionale Pumpe 134 auf. Die Pumpe 134 ist eingerichtet, einen Unterdruck im Verdampfungsbereich 111 und im Kondensationsbereich 112 zu erzeugen und die vorgegebene Temperatur mittels dieses Unterdrucks einzustellen. Insbesondere kann der durch die Pumpe 134 erzeugte Unterdruck derart sein, dass er mit dem Dampfdruck von Wasser 103 bei der gewünschten Temperatur übereinstimmt. Somit ergibt sich ein effizientes System eines Heißwasserbereiters 100. Der im Verdampfungsbereich 111 bzw. Kondensationsbereich 112 anliegende Unterdruck kann dabei mittels eines optionalen, nicht in 1 dargestellten Sensors gemessen und die Pumpe 134 anhand des gemessenen Unterdrucks gesteuert werden.
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Im Wasserzulauf 101 des Heißwasserbereiters 100 der 1 ist ein Zyklonabscheider 150 angeordnet, mit dem Schwebstoffe aus dem zugeführten Wasser 103 entfernt werden können. Beispielsweise Sand und grobe Verunreinigungen könnten den Verdampfungsbereich 111 bzw. den Kondensationsbereich 112 negativ beeinträchtigen und sollten vor Eintritt des Wassers 103 entsprechend aus dem Wasserzulauf 101 entfernt werden. Der Zyklonabscheider 150 ist mit einem Zyklonventil 151 mit einem Abwasserablauf 105 verbunden. Der Abwasserablauf 105 kann mit einer Kanalisation verbunden werden. Über das Zyklonventil 151 kann beispielsweise mit Sand verunreinigtes Wasser an den Abwasserablauf 105 abgegeben werden. Dies kann je nach Sandgehalt in regelmäßigen Abständen erfolgen, beispielsweise automatisiert.
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Da sich im Verdampfungsbereich 111 unerwünschte Stoffe innerhalb des Wassers 103, wie beispielsweise organische Materialien, metallische Verbindungen oder Salze anreichern, während das sie transportierende Wasser 103 verdampft wird, ist ferner ein optionales Abwasserablaufventil 121 angeordnet, mit dem der Verdampfungsbereich 111 ebenfalls in Richtung des Abwasserablaufs 105 geleert werden kann. Von Zeit zu Zeit kann die aufkonzentrierte Lösung innerhalb des Verdampfungsbereichs 111 so an den Abwasserablauf 105 abgegeben werden.
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Im Wasserablauf 102 ist ein optionales Ablassventil 122 angeordnet, mit dem im Kondensationsbereich 112 anfallendes Wasser abgelassen werden kann. Dies dient der Steuerung des abgegebenen Wassers.
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Ebenfalls im Verdampfungsbereich 111 angeordnet sind optionale Elektrolyseelektroden 136, die mit einer elektrischen Spannung verbunden werden können. Wenn das Wasser 103 kochsalzhaltig ist oder wenn das Wasser 103 nicht kochsalzhaltig ist, jedoch Kochsalz zugegeben wird, kann mittels der Elektrolyseelektroden 136 Chlor erzeugt werden, womit eine Desinfektion der Heizeinheit 110 des Heißwasserbereiters 100 erfolgen kann. Dadurch kann eine Sauberkeit des Heißwasserbereiters 100 weiter verbessert werden.
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Im Wasserablauf 102 ist eine optionale UV-Desinfektionsstufe 140 angeordnet. Die UV-Desinfektionsstufe 140 kann eingerichtet sein, mittels UV-Strahlung das durch den Wasserablauf 102 geführte Wasser zusätzlich zu desinfizieren. Insbesondere kann die UV-Desinfektionsstufe 140 einen transparenten Bereich aufweisen, wobei dann bei Einsetzen der Destillation bzw. einsetzender Verdampfung des Wassers 103 im Verdampfungsbereich 111 und Kondensieren des Wasserdampfs im Kondensationsbereich 112 zunächst Wasserdampf und anschließend Wasser in der UV-Desinfektionsstufe 140 sichtbar wird. Dies kann dem Benutzer des Heißwasserbereiters 100 dazu dienen, sich von der ordnungsgemäßen Funktionsfähigkeit des Heißwasserbereiters 100 zu überzeugen.
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Ebenfalls im Wasserablauf 102 angeordnet ist ein optionaler Aktivkohlefilter 142, mit dem flüchtige organische Verbindungen ebenfalls ausgefiltert werden können.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Heißwasserbereiters 100, bei dem zum Heißwasserbereiter 100 der 1 identische Bauelemente mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Die für 1 optional beschriebenen Bestandteile können, sofern sie nicht ebenfalls in 2 dargestellt sind, trotzdem auch im Heißwasserbereiter 100 der 2 eingesetzt werden, sind gegebenenfalls jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Darstellung der 2 weggelassen.
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Zwischen dem Verdampfungsbereich 111 und dem Kondensationsbereich 112 ist ein Tropfenabscheider 133 angeordnet. Der Tropfenabscheider 133 ist dabei oberhalb des Verdampfungsbereichs 111 angeordnet. Beim Verdampfen des Wassers 103 mitgerissene Wassertropfen können vom Tropfenabscheider 133 abgeschieden und in den Verdampfungsbereich 111 zurückgeführt werden. Somit ergibt sich, dass unerwünschte Stoffe innerhalb des Wassers 103 aus dem Wasserzulauf 101 nicht in den Kondensationsbereich 112 und damit in den Wasserablauf 102 gelangen können. Der Tropfenabscheider 133 kann insbesondere derart angeordnet sein, dass Wassertropfen vom Tropfenabscheider 133 abgeschieden und anschließend wieder in den Verdampfungsbereich 111 abgegeben werden.
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Der Heißwasserbereiter 100 weist ferner eine Pumpe 134 auf, mit der ein Unterdruck im Verdampfungsbereich 111 und ein Überdruck im Kondensationsbereich 112 erzeugt werden kann. Die vorgegebene Temperatur kann mittels des Überdrucks eingestellt werden. Die vorgegebene Temperatur kann dabei beispielsweise mittels eines Schaltelements am Heißwasserbereiter 100 eingestellt werden. Je nachdem, welche Temperatur eingestellt wird, kann beispielsweise der Überdruck im Kondensationsbereich 112 eingestellt werden derart, dass der Taupunkt bei diesem Überdruck und der vorgegebenen Temperatur unterschritten wird. Die vorgegebene Temperatur kann dabei insbesondere im Bereich zwischen 55 und 85 °C sein. Ein zu diesen Temperaturen passender Druckunterschied zwischen Verdampfungsbereich 111 und Kondensationsbereich 112 kann jeweils mit der Pumpe 134 eingestellt werden. Die Pumpe 134 kann als Kompressor ausgestaltet sein.
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Der Wasserzulauf 101 ist in diesem Ausführungsbeispiel derart geführt, dass der Wasserzulauf 101 zunächst in thermischem Kontakt mit Kondensationsflächen 118 des Kondensationsbereichs 112 ist und erst anschließend den Verdampfungsbereich 111 erreicht. Somit kann die niedrigere Temperatur des Wassers im Wasserzulauf 101 zum Kühlen des Kondensationsbereichs 112 bei gleichzeitigem Vorerwärmen des Wassers vor Eintritt in den Verdampfungsbereich 111 genutzt werden. Somit ergibt sich eine erhöhte Energieeffizienz. Thermischer Kontakt kann dabei bedeuten, dass sich der Wasserzulauf 101 und die Kondensationsflächen 118 direkt berühren oder über einen (nicht gezeigten) Wärmeleiter verbunden sind.
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Im Verdampfungsbereich 111 sind optionale Polymerheizplatten 135 angeordnet. Polymerheizplatten 135 sind insbesondere zum Erwärmen des Wassers 103 im Verdampfungsbereich 111 geeignet, da eine Verkalkungsneigung von Polymeren geringer ist als beispielsweise von Metallen, die ebenfalls als Heizplatten verwendet werden könnten. Im Regelfall werden Kalkschichten von Polymerheizplatten 135 abplatzen und können anschließend über das Abwasserablaufventil 121 ausgeleitet werden. Das Polymer kann insbesondere ein PVDF sein und insbesondere zur Erhöhung der Leitfähigkeit mit Graphitpartikeln angereichert sein.
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Im Wasserablauf 102 ist im Heißwasserbereiter 100 der 2 eine optionale Ablaufpumpe 141 angeordnet, mit der Kondensat aus dem Kondensationsbereich 112 abgesaugt werden kann. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn der Wasserablauf 102 nicht derart angeordnet ist, dass der Kondensationsbereich 112 beim Öffnen des Ablassventils 122 von selbst leerlaufen würde.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Heißwasserbereiters 100, wobei die für die 1 und 2 jeweils als optional beschriebenen Merkmale auch im Heißwasserbereiter 100 der 3 zum Einsatz kommen können.
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Im Wasserablauf 102 ist eine optionale Remineralisierungsstufe 143 angeordnet, wobei beispielsweise eine Mineralsatztablette in der Remineralisierungsstufe 143 einen im Wasserablauf 102 einstellbaren Salzgehalt zur Verfügung stellen kann.
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Der Heißwasserbereiter 100 der 3 weist ferner eine Wärmepumpe 130 auf, die eingerichtet ist, Wärme vom Kondensationsbereich 112 in den Verdampfungsbereich 111 zu transportieren. Hierzu sind Heizschlangen 131 im Verdampfungsbereich 111 und Kühlschlangen 132 im Kondensationsbereich 112 vorgesehen, wobei die Heizschlangen 131 in thermischem Kontakt mit dem Verdampfungsbereich 111 und die Kühlschlangen 132 in thermischem Kontakt mit den Kondensationsbereich 112 stehen. Wärme, die ein in den Kühlschlangen 132 geführtes Medium aufnimmt, kann anschließend mittels der Wärmepumpe 130 in die Heizschlangen 131 geleitet und dort zur Erwärmung des Wassers 103 innerhalb des Verdampfungsbereichs 111 eingesetzt werden. Somit wird eine erhöhte Energieeffizienz möglich.
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Mittels der in den 1 bis 3 gezeigten Heißwasserbereitern 100 ist es also möglich, erwärmtes Wasser zu erzeugen, welches gleichzeitig mit hoher Energieeffizienz von unerwünschten Stoffen wie organischen Materialien, Bakterien und Viren, Salzen, Kalk oder schwermetallischen Verbindungen gereinigt werden kann. Ein solcher Heißwasserbereiter 100 kann insbesondere zur Verwendung an einer Einzelentnahmestelle, beispielsweise oberhalb einer Spüle in einer Küche vorgesehen sein und entsprechend heißes Wasser zur Verfügung stellen, welches anschließend zur Bereitung von Tee oder Kaffee, zum Kochen oder, nachdem man es in einem Behälter abkühlen hat lassen, zum Waschen von Zutaten, wie beispielsweise Salat, verwendet werden kann. Durch die mit diesem Heißwasserbereiter 100 zusätzlich bereitgestellte Reinigungsfunktion kann dadurch insbesondere in Ländern mit einer unzureichenden Qualität des aus einer Leitung zur Verfügung gestellten Trinkwassers eine sichere Verwendung von Wasser ermöglicht werden.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Heißwasserbereiters 100, wobei die für die 1 bis 3 jeweils als optional beschriebenen Merkmale auch im Heißwasserbereiter 100 der 3 zum Einsatz kommen können, mit Ausnahme der im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Anordnung der Innenwand 114. Der Kondensationsbereich 112 ist in diesem Ausführungsbeispiel oberhalb des Verdampfungsbereichs 111 angeordnet. Eine Innenwand 114 unterteilt wiederum einen Innenraum 116 des Gefäßes 113 in den Verdampfungsbereich 111 und den Kondensationsbereich 112. Auch in dieser Ausgestaltung ist ein Übergang von Wasserdampf vom Verdampfungsbereich 111 in den Kondensationsbereich 112möglich und ermöglicht ebenfalls einen effizienten Aufbau der Heizeinheit 110 des Heißwasserbereiters 100. Der Wassereinlass 101 ist wiederum mit dem Verdampfungsbereich 111 verbunden, der Wasserauslass 102 mit dem Kondensationsbereich 112. Ferner sind wiederum Polymerheizplatten 135 im Verdampfungsbereich 111 angeordnet. Auch eine andere geometrische Anordnung von Verdampfungsbereich 111, Kondensationsbereich 112 und Innenwand 114 ist denkbar.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Heißwasserbereiters 100. In diesem Ausführungsbeispiel jeweils mehrere Verdampfungsbereiche 111 und Kondensationsbereiche 112 abwechselnd gestapelt angeordnet. Die Verdampfungsbereiche 111 und Kondensationsbereiche können dabei wie im Zusammenhang mit den 1 bis 4 erläutert ausgestaltet sein. Ferner können die in den 1 bis 3 als optional bezeichneten Merkmale ebenfalls vorgesehen werden. Ein Verbindungsrohr 119 verbindet die Verdampfungsbereiche 111, so dass Wasser 103 in alle Verdampfungsbereiche 111 gelangen kann. Ferner sind alle Kondensationsbereiche 112 mit dem Wasserauslass 102 verbunden.
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Die in 5 gezeigte gestapelte Anordnung von mehreren Verdampfungsbereichen 111 und Kondensationsbereichen 112 ermöglicht einen modularen Aufbau, bei der je nach benötigter Wassermenge unterschiedlich viele Verdampfungsbereiche 111 und Kondensationsbereiche 112 im Heißwasserbereiter 100 angeordnet werden können und so eine kosteneffiziente Herstellung des Heißwasserbereiters 100 ermöglicht wird. Dabei kann eine Abgrenzung von Verdampfungsbereichen 111 und Kondensationsbereichen 112 beispielsweise durch geeignetes Profilieren von Platten aus Polymeren und/oder Metallen (beispielsweise Stahl oder Edelstahl) erreicht werden. Dabei werden die profilierten Platten gestapelt, so dass sich in Stapelrichtung abwechselnd Verdampfungsbereiche 111 und Kondensationsbereiche 112 ergeben. Alternativ kann der Verdampfungsbereich 111 und Kondensationsbereich 112 auch in einer Plattenebene angeordnet sein wie beispielsweise in 4 gezeigt, so dass sich senkrecht zur Stapelrichtung „unten“ immer ein Verdampfungsbereich 111 und „oben“ immer ein Kondensationsbereich 112 ergibt.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
