DE102022000076A1 - Arrangement for heating a liquid - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Erwärmen einer Flüssigkeit. Eine Energieeinheit (1) versorgt einen Wärmeübertrager (2) mit thermischer Energie. Der Wärmeübertrager (2) überträgt die thermische Energie auf die Flüssigkeit, die ein Behälter (3) aufnimmt. Der Behälter (3) weist eine Öffnung (21) auf. Eine Pumpe (20) ist derartig mit der Öffnung (21) des Behälters (3) und mit dem Wärmeübertrager (2) verbunden, dass sie Flüssigkeit aus der Öffnung (21) und/oder vom Wärmeübertrager (2) fördert.The invention relates to an arrangement for heating a liquid. An energy unit (1) supplies a heat exchanger (2) with thermal energy. The heat exchanger (2) transfers the thermal energy to the liquid, which is held in a container (3). The container (3) has an opening (21). A pump (20) is connected to the opening (21) of the container (3) and to the heat exchanger (2) in such a way that it pumps liquid out of the opening (21) and/or from the heat exchanger (2).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erwärmen einer Flüssigkeit. Ergänzend dient die Anordnung zum Erwärmen eines Gases, z. B. Raumluft. Die Flüssigkeit ist beispielsweise Brauchwasser.The present invention relates to an arrangement for heating a liquid. In addition, the arrangement is used to heat a gas, e.g. B. room air. The liquid is, for example, process water.
Im Stand der Technik ist es bekannt, thermische Energie aus der Verbrennung von beispielsweise Propan, Butan oder in den gasförmigen Zustand überführten Dieselkraftstoff oder durch die Verwendung des elektrischen Stroms zu gewinnen und über einen Wärmetauscher (oder: Wärmeübertrager) auf eine Flüssigkeit, z. B. Brauchwasser zu übertragen. Es ist auch bekannt, dass solche Vorrichtungen ergänzend als Luftheizungen dienen.In the prior art it is known to gain thermal energy from the combustion of, for example, propane, butane or diesel fuel converted into the gaseous state, or by using electric power, and to transfer it via a heat exchanger (or: heat exchanger) to a liquid, e.g. B. to transfer domestic water. It is also known that such devices serve as a supplement as air heaters.
Normalerweise werden Vorrichtungen zum Erwärmen einer Flüssigkeit in der Art eines Durchlauferhitzers oder eines Boilers betrieben. Es wird also entweder das erwärmte Wasser direkt nach dem Durchlaufen einer Erwärmungsstrecke ausgegeben. Oder es wird Wasser in einem Behälter erwärmt, damit der Nutzer es bei Bedarf entnehmen kann. Aus Nutzersicht ist ein Durchlauferhitzer sehr komfortabel. Um eine hohe Menge an warmem Wasser zur Verfügung zu stellen, ist jedoch eine entsprechend hohe Heizleistung erforderlich. Soll eine kleinere Heizleistung ausreichen, so ist ein Pufferspeicher - wie bei einem Boiler - für das warme Wasser erforderlich. Nachteilig an solchen Pufferspeichern (oder: Flüssigkeitsbehältern) ist jedoch, dass die Wärmequelle in der Regel unten verbaut ist, sodass durch das Erhitzen eine Temperaturschichtung im Speicherpuffer zerstört wird. Weiterhin muss ein erheblicher Anteil des gesamten Volumens erwärmt werden, bevor Wasser der gewünschten Temperatur zur Verfügung steht.Normally devices for heating a liquid are operated in the manner of a water heater or a boiler. So either the heated water is output directly after passing through a heating section. Or water is heated in a container so that the user can remove it when needed. From the user's point of view, an instantaneous water heater is very convenient. In order to provide a large amount of warm water, however, a correspondingly high heating capacity is required. If a lower heat output is sufficient, a buffer storage tank - as with a boiler - is required for the warm water. However, the disadvantage of such buffer storage (or liquid containers) is that the heat source is usually installed below, so that the heating destroys a temperature stratification in the storage buffer. Furthermore, a significant proportion of the total volume must be heated before water of the desired temperature is available.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Bereitstellung von erwärmter Flüssigkeit vorzuschlagen, die die bekannten Prinzipien von Durchlauferhitzer und Boiler verlässt, die also eine Alternative zum Stand der Technik darstellt. Die Möglichkeit soll sich vorzugsweise dadurch auszeichnen, dass die Nachteile eines Boilers auch in dem Fall vermieden werden, dass nur eine geringe und für einen Betrieb als Durchlauferhitzer nicht ausreichende Heizleistung zur Verfügung steht.The invention is based on the object of proposing a way of providing heated liquid which departs from the known principles of flow heaters and boilers, and which therefore represents an alternative to the prior art. The possibility should preferably be distinguished by the fact that the disadvantages of a boiler are also avoided in the event that only a low heating capacity is available and is not sufficient for operation as a continuous-flow heater.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Anordnung zum Erwärmen einer Flüssigkeit, mit einer Energieeinheit, einem Wärmeübertrager, einem Behälter und einer Pumpe, wobei die Energieeinheit den Wärmeübertrager mit thermischer Energie versorgt, wobei der Wärmeübertrager die thermische Energie auf die Flüssigkeit überträgt, wobei der Behälter die Flüssigkeit aufnimmt, wobei der Behälter eine Öffnung aufweist, und wobei die Pumpe derartig mit der Öffnung des Behälters und mit dem Wärmeübertrager verbunden ist, dass die Pumpe Flüssigkeit aus der Öffnung und/oder vom Wärmeübertrager fördert.The invention solves the problem with an arrangement for heating a liquid, with an energy unit, a heat exchanger, a container and a pump, the energy unit supplying the heat exchanger with thermal energy, the heat exchanger transferring the thermal energy to the liquid, the container receives the liquid, the container having an opening, and the pump being connected to the opening of the container and to the heat exchanger in such a way that the pump delivers liquid from the opening and/or from the heat exchanger.
Erfindungsgemäß ist eine Anordnung vorhanden, welche eine Kombination aus einem Durchlauferhitzer und einem Boiler darstellt. Eine Pumpe fördert Flüssigkeit entweder vorm Wärmeübertrager (dies wäre der Durchlauferhitzer) oder von einem Behälter für die Flüssigkeit (dies wäre der Boiler). Verlässt den Wärmeübertrager mehr Flüssigkeit, als von der Pumpe, z. B. in die Richtung auf eine Armatur als Ausgabestelle, gefördert wird, so gelangt Flüssigkeit über die Öffnung in den Behälter. Fördert die Pumpe mehr Flüssigkeit, so entnimmt sie über die Öffnung dem Behälter Flüssigkeit. Fördert die Pumpe soviel Flüssigkeit wie den Wärmeübertrager als erwärmte Flüssigkeit verlässt, so wird die Öffnung des Behälters und der Behälter damit selbst überbrückt. Die Pumpe fördert somit insbesondere erwärmtes Wasser fort von dem Wärmeübertrager.According to the invention, there is an arrangement which represents a combination of a flow heater and a boiler. A pump conveys liquid either in front of the heat exchanger (this would be the flow heater) or from a container for the liquid (this would be the boiler). If more liquid leaves the heat exchanger than is discharged from the pump, e.g. B. in the direction of a fitting as a dispensing point, is promoted, liquid passes through the opening into the container. If the pump conveys more liquid, it takes liquid from the container via the opening. If the pump conveys as much liquid as leaves the heat exchanger as heated liquid, the opening of the container and the container itself are thus bridged. The pump thus conveys in particular heated water away from the heat exchanger.
Im Folgenden werden zwei Lehren diskutiert, die sich auf besondere Ausgestaltungen des Behälters beziehen: einmal mit zwei Öffnungen, wobei die Flüssigkeit den Behälter über eine Öffnung verlassen kann, und einmal ein Behälter mit variablem Flüssigkeitsvolumen. Beide Lehren lassen sich auf die vorgenannte Erfindung anwenden. Gleiches gilt für die im Folgenden diskutierten Ausgestaltungen.In the following, two teachings are discussed, which relate to particular configurations of the container: one with two openings, whereby the liquid can leave the container through one opening, and one with a variable volume of liquid. Both teachings can be applied to the aforementioned invention. The same applies to the configurations discussed below.
Gemäß einer Ausgestaltung ist eine weitere Pumpe vorhanden ist, wobei die weitere Pumpe zu erwärmende Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager hindurch befördert, und wobei die Öffnung des Behälters zwischen dem Wärmeübertrager und der Pumpe angeordnet ist. Die weitere Pumpe ist in einer der folgenden Ausgestaltungen als Kaltwasserpumpe bezeichnet. Die weitere Pumpe fördert die Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager, die von diesem erwärmt wird. Die Fördermengen der Pumpe sowie der weiteren Pumpe sind daher entscheidend, ob Flüssigkeit in den Behälter gelangt oder diesem entnommen wird.According to one embodiment, a further pump is present, with the further pump conveying liquid to be heated through the heat exchanger, and with the opening of the container being arranged between the heat exchanger and the pump. In one of the following configurations, the additional pump is referred to as a cold water pump. The other pump conveys the liquid through the heat exchanger, which heats it up. The flow rates of the pump and the additional pump are therefore decisive as to whether liquid gets into the container or is removed from it.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein Temperatursensor zum Messen einer Temperatur der durch den Wärmeübertrager erwärmten Flüssigkeit vorhanden ist, und dass eine Steuervorrichtung Messwerte des Temperatursensors empfängt und für die Steuerung der weiteren Pumpe verwendet. In dieser Ausgestaltung wird die Temperatur des erwärmten Wassers geregelt.One embodiment provides that a temperature sensor is present for measuring a temperature of the liquid heated by the heat exchanger, and that a control device receives measured values from the temperature sensor and uses them to control the additional pump. In this embodiment, the temperature of the heated water is controlled.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Pumpe erwärmte Flüssigkeit zu einer Mischstrecke fördert, wobei ein Kaltwasserpfad vorhanden ist, welcher auf die Mischstrecke mündet, wobei ein Misch-Temperatursensor zum Messen einer Temperatur der Flüssigkeit in der Mischstrecke vorhanden ist, und wobei eine Steuervorrichtung ausgehend von Messwerten des Misch-Temperatursensors und einem vorgegebenen Temperaturbereich die Pumpe und/oder eine Kaltwasserpfad-Pumpe zum Fördern der Flüssigkeit im Kaltwasserpfad steuert. In dieser Ausgestaltung wird die erwärmte Flüssigkeit auf einen vorgegebenen Temperaturbereich abgekühlt. Dies ist beispielsweise ein Verbrühschutz. Dafür wird die erwärmte Flüssigkeit mit kalter bzw. nicht-erwärmter Flüssigkeit in einer Mischstrecke vermischt. Ausgehend von der Temperatur der Flüssigkeit in dieser Mischstrecke wird zumindest eine Pumpe in ihrer Fördermenge geregelt: Dies ist entweder die Pumpe, die die erwärmte Flüssigkeit fördert, oder eine Kaltwasserpfad-Pumpe, die die nicht-erwärmte Flüssigkeit fördert.One embodiment includes that the pump conveys heated liquid to a mixing section, with a cold water path being present which opens onto the mixing section, with a mixing temperature sensor for measuring a temperature of the liquid is present in the mixing section, and wherein a control device controls the pump and/or a cold water path pump for conveying the liquid in the cold water path based on measured values of the mixing temperature sensor and a predetermined temperature range. In this embodiment, the heated liquid is cooled to a predetermined temperature range. This is, for example, anti-scalding protection. For this purpose, the heated liquid is mixed with cold or unheated liquid in a mixing section. Based on the temperature of the liquid in this mixing section, at least one pump is regulated in terms of its delivery rate: This is either the pump that delivers the heated liquid or a cold water path pump that delivers the unheated liquid.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein Be-/Entlüftungsventil vorhanden ist, wobei das Be-/Entlüftungsventil eine Abführung von Luft aus der Anordnung ermöglicht, wobei eine Entlüftungspumpe zum Abführen von Luft und Flüssigkeit durch eine Rückführleitung vorhanden ist, und wobei die Rückführleitung vor dem Be-/Entlüftungsventil und vor der weiteren Pumpe mündet. In dieser Ausgestaltung wird Luft aus der erwärmten Flüssigkeit über ein Be-/Entlüftungsventil entfernt, welches in diesem Zusammenhang durch ein reines Entlüftungsventil realisiert sein kann. Weiterhin ist dem Be-/Entlüftungsventil eine Entlüftungspumpe nachgelagert, welche Luft (oder allgemein Gas) und Flüssigkeit in eine Rückführleitung fördert. Damit wird die Luft abgeführt und kann somit z. B. nicht zu der Armatur gelangen. Da die abgeführte Flüssigkeit bereits erwärmt ist, wird sie vor den Ansaugbereich der weiteren Pumpe eingebracht. Damit wird die Flüssigkeit wieder durch den Wärmeübertrager gefördert und die thermische Energie geht nicht verloren. Die Luft in dieser Flüssigkeit gelangt durch den Wärmeübertrager zudem erneut zu dem Be-/Entlüftungsventil.One embodiment provides that a ventilation/venting valve is present, with the ventilation/venting valve allowing air to be discharged from the arrangement, with a ventilation pump for discharging air and liquid through a return line being present, and with the return line upstream of the Ventilation valve and opens before the other pump. In this embodiment, air is removed from the heated liquid via a ventilation/venting valve, which in this context can be implemented as a pure venting valve. Furthermore, the ventilation valve is followed by a ventilation pump, which pumps air (or gas in general) and liquid into a return line. So that the air is discharged and can thus z. B. not get to the fitting. As the discharged liquid is already heated, it is introduced in front of the suction area of the further pump. The liquid is then pumped back through the heat exchanger and the thermal energy is not lost. The air in this liquid also reaches the ventilation valve again through the heat exchanger.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass sich zwischen dem Be-/Entlüftungsventil und der Entlüftungspumpe eine Komponente befindet, welche beim Überschreiten einer vorgegebenen Druckdifferenz öffnet, damit die Flüssigkeit in Richtung der Entlüftungspumpe strömen kann. Zwischen den beiden Seiten der Komponente muss sich somit ein ausreichender Druckunterschied befinden. Dieser Druckunterschied kann ergänzend dazu führen, dass Luft freigesetzt wird.A further embodiment consists in that there is a component between the ventilation valve and the ventilation pump, which opens when a predetermined pressure difference is exceeded, so that the liquid can flow in the direction of the ventilation pump. There must therefore be a sufficient pressure difference between the two sides of the component. This pressure difference can also lead to air being released.
Eine ergänzende Ausgestaltung sieht vor, dass das Be-/Entlüftungsventil nicht nur dem Entlüften dient, sondern auch ein Eindringen von Luft in das Leitungssystem der Anordnung erlaubt. Für diesen Fall ist vorgesehen, dass die weitere Pumpe in einer Förderrichtung Luft durch den Wärmeübertrager und in einer anderen Förderrichtung Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager fördert. Die von außen über das Be-/Entlüftungsventil, welches in einer Ausgestaltung aus zwei separaten Einheiten: einmal für die Belüftung und einmal für die Entlüftung besteht, eindringende Luft dient der Entleerung des Wärmeübertragers.A supplementary embodiment provides that the ventilation valve is not only used for ventilation, but also allows air to penetrate into the line system of the arrangement. In this case, it is provided that the additional pump pumps air through the heat exchanger in one conveying direction and liquid through the heat exchanger in another conveying direction. The air penetrating from the outside via the ventilation valve, which in one embodiment consists of two separate units: one for ventilation and one for ventilation, serves to empty the heat exchanger.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Entkalkungsvorrichtung vorhanden ist, wobei die Entkalkungsvorrichtung entlang der Rückführleitung so angeordnet ist, dass sie ein Entkalkungsmittel der von der Entlüftungspumpe geförderten Flüssigkeit hinzufügt. In dieser Ausgestaltung wird der rückgeführten Flüssigkeit ein Entkalkungsmittel beigefügt.One embodiment provides that a decalcifying device is present, the decalcifying device being arranged along the return line in such a way that it adds a decalcifying agent to the liquid conveyed by the venting pump. In this embodiment, a decalcifying agent is added to the returned liquid.
Gemäß einer ersten Lehre ist vorgesehen, dass eine Anordnung zum Erwärmen einer Flüssigkeit, mit einer Energieeinheit, einem Wärmeübertrager und einem Behälter vorhanden ist, wobei die Energieeinheit den Wärmeübertrager mit thermischer Energie versorgt, wobei der Wärmeübertrager die thermische Energie auf die Flüssigkeit überträgt, wobei der Behälter die Flüssigkeit aufnimmt, wobei der Behälter mindestens zwei Öffnungen aufweist, und wobei sich zwischen den zwei Öffnungen ein Höhenunterschied befindet, sodass sich ein hydrostatischer Druckunterschied einstellt.According to a first teaching, it is provided that there is an arrangement for heating a liquid, with an energy unit, a heat exchanger and a container, the energy unit supplying the heat exchanger with thermal energy, the heat exchanger transferring the thermal energy to the liquid, the Container that receives the liquid, wherein the container has at least two openings, and wherein there is a height difference between the two openings, so that a hydrostatic pressure difference is established.
Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst zumindest eine Energieeinheit, einen Wärmeübertrager und einen Behälter. Dabei überträgt der Wärmeübertrager die von der Energieeinheit - z. B. unter Anwendung des elektrischen Stroms oder durch das Verbrennen eines Brennstoff-Luft-Gemischs - erzeugte thermische Energie auf die Flüssigkeit, sodass diese erwärmt wird.The arrangement according to the invention comprises at least one energy unit, a heat exchanger and a container. The heat exchanger transfers the energy from the unit - z. B. by applying the electric current or by burning a fuel-air mixture - generated thermal energy on the liquid so that it is heated.
Der Behälter nimmt die Flüssigkeit auf. Er verfügt über zwei Öffnungen auf unterschiedlichen Höhen, sodass sich eine hydrostatische Druckdifferenz zwischen den beiden Öffnungen einstellt. Eine Öffnung liegt somit in Richtung des Schwerefelds der Erde höher als die andere Öffnung. Damit geht einher, dass die Flüssigkeit, die über die obere Öffnung eingelassen wird, die im Behälter bereits vorhandene Flüssigkeit durch die untere Öffnung verdrängt. Dies erlaubt es beispielsweise, dass der Behälter über die obere Öffnung langsam mit erwärmter Flüssigkeit gefüllt wird, wobei durch den temperaturbedingten Dichteunterschied der Flüssigkeiten die kältere Flüssigkeit durch die untere Öffnung abfließt. Umgekehrt ist es beispielsweise möglich, über die obere Öffnung Flüssigkeit zu entnehmen, was zu einem automatischen Nachfüllen über die untere Öffnung führen kann. Durch das Einfüllen sowie Entnehmen der Flüssigkeit über eine Öffnung kann dabei der jeweils gegensätzliche Vorgang (also Entleerung bzw. Befüllung) ausgelöst werden.The container holds the liquid. It has two openings at different heights, so that there is a hydrostatic pressure difference between the two openings. One opening is thus higher in the direction of the earth's gravitational field than the other opening. This is accompanied by the fact that the liquid that is let in via the upper opening displaces the liquid already present in the container through the lower opening. This allows, for example, the container to be slowly filled with heated liquid via the upper opening, with the colder liquid flowing out through the lower opening due to the temperature-related density difference of the liquids. Conversely, it is possible, for example, to remove liquid via the upper opening, which can lead to automatic refilling via the lower opening. By filling and removing the liquid through an opening, the opposite process (i.e. emptying or filling) can be triggered.
Entsprechend ist die Anordnung während der Anwendung derartig im Betrieb, dass beide Öffnungen des Behälters geöffnet sind, also die Passage von Flüssigkeit erlauben. Insbesondere ist eine - die obere - Öffnung- z. B. über Schläuche oder Rohre - mit den anderen Komponenten verbunden. Vorzugsweise ist die andere Öffnung - z. B. ebenfalls über mindestens einen Schlauch oder ein Rohr - mit einem Kaltwassertank (z. B. einem Frischwassertank eines Fahrzeugs oder eines Wohnwagens) verbunden.Accordingly, the arrangement is in operation during use in such a way that both openings of the container are open, ie allow the passage of liquid. In particular, one - the upper - opening z. B. via hoses or pipes - connected to the other components. Preferably the other opening - e.g. B. also via at least one hose or pipe - connected to a cold water tank (z. B. a fresh water tank of a vehicle or caravan).
Der Behälter kann somit mit seinen Öffnungen als eine Art von Schlauch (oder Rohr) betrachtet werden, der ein größeres Aufnahmevolumen hat. Die Verbindung mit den umgebenden Komponenten (also Pumpen oder normalen Flüssigkeits-/Luft-Leitungen etc.) ist derartig, dass Flüssigkeit in beide Strömungsrichtungen in diesen Behälter-Schlauch eingebracht bzw. aus diesen entnommen wird. Der gedachte Schlauch ist dabei so im Schwerefeld angeordnet, dass sich eine Öffnung zu diesem größeren Aufnahmevolumen oberhalb der anderen Öffnung befindet.The container can thus be viewed with its openings as a type of hose (or tube) that has a larger capacity. The connection to the surrounding components (that is, pumps or normal liquid/air lines, etc.) is such that liquid is introduced into or removed from this container hose in both directions of flow. The imaginary tube is arranged in the gravitational field in such a way that one opening to this larger absorption volume is located above the other opening.
Ist der Behälter über mindestens eine Öffnung mit dem atmosphärischen Druck verbunden, so ergibt sich der Vorteil, dass kein Sicherheitsventil wie bei einem druckbeaufschlagten Behälter gemäß dem Stand der Technik erforderlich ist. In der Anordnung ist beispielsweise die untere Öffnung mit einem Tank verbunden, der offen ist und somit atmosphärischen Druck aufweist. In der Anwendung ist vorzugsweise dafür Sorge zu tragen, dass die untere Öffnung über einen Schlauch oder ein Rohr mit dem Tank verbunden ist und dass dieser Schlauch bzw. das Rohr unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche des Tanks mündet. Das Schlauchende sollte somit untergetaucht sein. Dadurch lässt sich verhindern, dass sich der Behälter entleert oder von unten Luft in ihn eindringt, selbst wenn er oberhalb des Tanks angeordnet ist.If the container is connected to atmospheric pressure via at least one opening, this has the advantage that no safety valve is required, as is the case with a pressurized container according to the prior art. In the arrangement, for example, the lower opening is connected to a tank which is open and thus at atmospheric pressure. In use, care should preferably be taken to ensure that the lower opening is connected to the tank via a hose or pipe and that this hose or pipe ends below the liquid surface of the tank. The end of the hose should therefore be submerged. This makes it possible to prevent the container from being emptied or being infiltrated by air from below, even if it is arranged above the tank.
Durch die Art und Anordnung des Behälters sowie durch die Art, wie der Behälter verwendet wird, befindet sich keine Luftblase in dem Behälter. Im normalen Betrieb ist somit der Behälter vollständig mit Flüssigkeit gefüllt. Da sich keine Luftblase in dem Behälter befindet, kann dessen Volumen entsprechend komplett für die Bereitstellung von erwärmter Flüssigkeit verwendet werden, sodass auch dadurch ein geringes Gesamtvolumen möglich ist. Findet eine Wärmeausdehnung der Flüssigkeit statt, so wird dieses zusätzliche Volumen über die untere Öffnung in die angeführten Komponenten, beispielsweise einen Frischwassertank hinein abgeführt. Ausgleichskomponenten, wie z.B. mit Gaspolstern ausgestattete Ausdehnungsgefäße, sind damit nicht erforderlich.Due to the nature and arrangement of the container and the way the container is used, there is no air pocket in the container. In normal operation, the container is thus completely filled with liquid. Since there is no air bubble in the container, its volume can accordingly be used completely for the provision of heated liquid, so that a small total volume is also possible as a result. If the liquid undergoes thermal expansion, this additional volume is discharged through the lower opening into the listed components, for example a fresh water tank. Compensation components, such as expansion tanks equipped with gas cushions, are therefore not required.
Durch das Abließen der Flüssigkeit aus einer Öffnung des Behälters, während die Befüllung über die andere Öffnung stattfindet, ergibt sich der Vorteil, dass z. B. die Energieeinheit durchgängig betrieben werden kann. Die thermische Energie wird kontinuierlich über den Wärmeübertrager und die Flüssigkeit abgeführt, auch wenn die Flüssigkeit im Behälter bereits vollständig erwärmt ist. Daher muss die Energieeinheit seltener gestartet und ausgeschaltet werden, sodass z. B. der Energieaufwand beim Starten oder das Risiko eines in der Regel nachteiligen Startvorgangs vermieden werden. Es entfällt z. B. auch eine Wartezeit, die ggf. erforderlich ist, bevor ein neuer Start der Energieeinheit möglich ist. Es sind z. B. auch weniger Spülvorgänge des Brennraums notwendig, um die Energieeinheit vorzubereiten. Dies ist beispielsweise ein deutlicher Vorteil, wenn die Energieeinheit z. B. einen Brennstoff wie Diesel-Kraftstoff verbrennt, um die thermische Energie zu erzeugen. Besonders vorteilhaft ist auch, den Brenner für eine gewisse Mindestbrenndauer betreiben zu können, selbst wenn der Behälter bereits vollständig mit erwärmter Flüssigkeit gefüllt ist. Diese Verringerung oder Vermeidung von zahlreichen wartezeitbehafteten Start-/ Stoppvorgängen der Energieeinheit ermöglicht eine hohe Warmwasserverfügbarkeit mit einem deutlich kleineren Behältervolumen.By draining the liquid from one opening of the container while filling takes place via the other opening, there is the advantage that z. B. the energy unit can be operated continuously. The thermal energy is continuously dissipated via the heat exchanger and the liquid, even if the liquid in the container is already fully heated. Therefore, the energy unit has to be started and switched off less frequently, e.g. B. the energy consumption when starting or the risk of a generally disadvantageous starting process can be avoided. It is omitted e.g. B. also a waiting time that may be required before a new start of the energy unit is possible. There are e.g. B. less flushing of the combustion chamber necessary to prepare the energy unit. This is a clear advantage, for example, when the energy unit z. B. burns a fuel such as diesel fuel to generate the thermal energy. It is also particularly advantageous to be able to operate the burner for a certain minimum burning time, even if the container is already completely filled with heated liquid. This reduction or avoidance of numerous start/stop processes of the energy unit that involve waiting times enables high hot water availability with a significantly smaller tank volume.
In einer Variante gehören die Energieeinheit, der Wärmeübertrager und der Behälter zu einer Heizvorrichtung, die dem Erwärmen der Flüssigkeit dient und die mit weiteren Komponenten verbunden wird, um insgesamt eine Anordnung (alternative Bezeichnung ist System) zu bilden. Die Anordnung wäre damit die Vorrichtung plus weitere Komponenten in der Peripherie um die Vorrichtung herum. Daher hat die Vorrichtung in einer Ausgestaltung entsprechende Schnittstellen, um sich mit den weiteren Komponenten zu verbinden. Eine weitere Komponente ist in einer Ausgestaltung beispielsweise ein Zusatzbehälter, welcher das Aufnahmevolumen des Behälters erweitert. Dabei kann in der funktionalen Betrachtung die Kombination aus Behälter und Zusatzbehälter als Einheit betrachtet werden.In one variant, the energy unit, the heat exchanger and the container belong to a heating device, which is used to heat the liquid and which is connected to other components to form an overall arrangement (alternative designation is system). The arrangement would then be the device plus other components in the periphery around the device. In one embodiment, the device therefore has corresponding interfaces in order to connect to the other components. In one embodiment, a further component is, for example, an additional container, which expands the capacity of the container. From a functional point of view, the combination of container and additional container can be viewed as a unit.
Vorzugsweise ist ergänzend eine Steuervorrichtung vorhanden, in der Sollvorgaben hinterlegt oder hinterlegbar sind, der Messwerte zugehen und die ausgehend von den Sollvorgaben und den Messwerten Komponenten der Heizvorrichtung und/oder der Anordnung steuert. Steuerung sei dabei allgemein als Eingriff auf eine andere Einheit in Bezug auf ihre Einstellungen oder ihre Betriebsweise verstanden. Durch das Steuern wird also vorgegeben, was diese Einheit in welchem Maß macht. Der Begriff Steuern kann also sowohl das Steuern im engeren Sinne als auch das Regeln umfassen.A control device is preferably additionally present, in which setpoint specifications are or can be stored, to which measured values are sent and which, based on the setpoint specifications and the measured values, controls components of the heating device and/or the arrangement. Control is generally understood as an intervention in another unit with regard to its settings or its mode of operation. Controlling is therefore used to specify what this unit does and to what extent. The term control can therefore include both control in the narrower sense and regulation.
Gemäß einer zweiten Lehre ist vorgesehen, dass die Anordnung zum Erwärmen einer Flüssigkeit mit einer Energieeinheit, einem Wärmeübertrager, einem Behälter und einer Steuervorrichtung versehen ist, wobei die Energieeinheit den Wärmeübertrager mit thermischer Energie versorgt, wobei der Wärmeübertrager die thermische Energie auf die Flüssigkeit überträgt, wobei der Behälter die Flüssigkeit aufnimmt, wobei der Behälter eine Öffnung aufweist, und wobei der Behälter ein veränderliches Flüssigkeitsvolumen aufweist. In dieser alternativen Lehre der Erfindung verfügt der Behälter vorzugsweise nur über eine einzige Öffnung, in welcher die Flüssigkeit eingebracht bzw. aus dieser die Flüssigkeit entnommen wird, und die mit weiteren Komponenten der Anordnung verbunden ist. Zu trennen ist eine solche Öffnung beispielsweise von einem Durchlass, durch welchen die Flüssigkeit von dem eigentlichen Behälter zu einem Zusatzbehälter oder Zusatztank gelangen kann. Ein solcher Zusatztank vergrößert nur das Innenvolumen der Gesamtbehälteranordnung aus Behälter und Zusatztank. Zudem hat der Behälter ein veränderliches Flüssigkeitsvolumen. Der Behälter kann sich somit entsprechend einer Art von Blase ausdehnen bzw. zusammenziehen, sodass die aufnehmbare Flüssigkeitsmenge zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert liegen kann.According to a second teaching, it is provided that the arrangement for heating a liquid is provided with an energy unit, a heat exchanger, a container and a control device, with the energy unit supplying the heat exchanger with thermal energy, with the heat exchanger transferring the thermal energy to the liquid, wherein the container holds the liquid, wherein the container has an opening, and wherein the container has a variable volume of liquid. In this alternative teaching of the invention, the container preferably has only a single opening into which the liquid is introduced or from which the liquid is removed, and which is connected to other components of the arrangement. Such an opening is to be separated, for example, from a passage through which the liquid can pass from the actual container to an additional container or additional tank. Such an additional tank only increases the internal volume of the overall container arrangement made up of container and additional tank. In addition, the container has a variable liquid volume. The container can thus expand or contract according to a type of bubble, so that the amount of liquid that can be absorbed can lie between a minimum and a maximum value.
In einer Ausgestaltung wird der Behälter durch einen Zusatzbehälter oder Zusatztank ergänzt. Dabei weist die Kombination aus Behälter und Zusatztank insgesamt nur eine Öffnung zu den anderen Komponenten der Anordnung bzw. der Peripherie um die Anordnung herum auf. Zwischen Behälter und Zusatztank können Öffnungen bestehen, durch die jedoch die Flüssigkeit nur innerhalb der Kombination aus beiden fließt.In one embodiment, the container is supplemented by an additional container or additional tank. The combination of container and additional tank has a total of only one opening to the other components of the arrangement or the periphery around the arrangement. There may be openings between the reservoir and the auxiliary tank, but the liquid only flows through them within the combination of the two.
Gemeinsam ist den beiden erfindungsgemäßen Lehren, dass die Behälter jeweils so angewendet werden, dass sich lediglich die Flüssigkeit und keine Luft in ihnen befinden. Dies geschieht entweder - bei der ersten Lehre - durch die zwei Öffnungen im Behälter, durch die die Flüssigkeit passiert, oder - bei der zweiten Lehre - durch die variable Möglichkeit des Behälters, unterschiedlich große Flüssigkeitsmengen aufzunehmen.What the two teachings according to the invention have in common is that the containers are used in such a way that only the liquid and no air are in them. This is done either - in the case of the first teaching - through the two openings in the container through which the liquid passes, or - in the case of the second teaching - through the variable possibility of the container to accommodate different amounts of liquid.
Gemäß einer Ausgestaltung der zweiten Lehre der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anordnung gemäß einer der vorgenannten oder im Folgenden beschriebenen Varianten ausgeführt ist. Die Ausgestaltungen gelten entsprechend auch für die Anordnung gemäß der ersten Lehre.According to one embodiment of the second teaching of the invention, it is provided that the arrangement is designed according to one of the variants mentioned above or described below. The configurations also apply correspondingly to the arrangement according to the first teaching.
Gemäß der vorgenannten zweiten Lehre verfügt der Behälter nur über eine Öffnung, der jedoch ein variables Flüssigkeitsvolumen aufweist. Auch für diesen Behälter, der beispielsweise über ein variables Flüssigkeitsvolumen verfügt, gelten - wie für den Behälter mit zwei Öffnungen - entsprechend einige der folgenden Ausgestaltungen.According to the above second teaching, the container has only one opening, but has a variable volume of liquid. As for the container with two openings, some of the following configurations also apply to this container, which has a variable volume of liquid, for example.
Gemäß einer Ausgestaltung ist der Behälter zumindest teilweise aus einem Kunststoff gefertigt. Die Verwendung von Kunststoff ist deshalb möglich, weil der Behälter - bis auf den in der Regel vernachlässigbaren hydrostatischen Druck - keinem Innendruck standhalten muss. Das verwendete Material zeichnet sich durch ein geringes Gewicht und eine fast beliebige Möglichkeit der Formgestaltung aus. Weiterhin ist die Ausführung in der Regel kostengünstig. Ein Kunststoff oder eine Plastikart findet auch beispielsweise Verwendung bei dem Behälter mit dem variablen Flüssigkeitsvolumen.According to one embodiment, the container is made at least partially from a plastic. The use of plastic is possible because the container - apart from the usually negligible hydrostatic pressure - does not have to withstand any internal pressure. The material used is characterized by its low weight and almost any shape design option. Furthermore, the execution is usually inexpensive. A plastic or a kind of plastic is also used in the variable liquid volume container, for example.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Behälter ein möglichst geringes Volumen aufweist. Diese Reduktion wird möglich, da keine große Menge an erwärmter Flüssigkeit gespeichert werden muss, sondern ein über das Volumen des Behälters hinausgehender Bedarf an erwärmter Flüssigkeit direkt durch das Erwärmen von zusätzlicher Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager gedeckt wird. Gründe für ein geringes Behältervolumen sind beispielsweise folgende:
- • Im Zusammenhang mit der - im Folgenden besprochenen - Ausgestaltung des Verbrühschutzes beispielsweise durch die Steuerung der Heißwasserpumpe bzw. der Kaltwasserpfad-Pumpe ist es möglich, Flüssigkeit mit einer hohen Temperatur im Behälter zu speichern.
- • Wenn die dem Wärmeübertrager konstant zugeführte Energie über eine konstant hohe Temperaturdifferenz der durch ihn geförderten Flüssigkeit abgeführt wird, so gibt es einen gleichbleibend kleinen Volumenstrom an erwärmter Flüssigkeit in den Behälter hinein. Eine solche kleine Strömungsgeschwindigkeit sorgt dafür, dass eine Temperaturschichtung im Behälter kaum gestört wird.
- • Da der Behälter - mit den zwei Öffnungen gemäß der ersten Lehre - über eine Öffnung im Druckausgleich mit der Atmosphäre steht und sich somit z. B. bei Erwärmung der Flüssigkeit kein innerer Überdruck in ihm aufbauen kann, ist keine Gasblase zur Druckbegrenzung erforderlich.
- • Wenn keine Luftblase vorhanden ist, verbessert dies die Schichtung, weil Verwirbelungen vermieden werden.
- • Das Behältervolumen bemisst sich nur an den Erfordernissen des Warmwasserbedarfs und muss kein zusätzliches Volumen beinhalten, um den Ansprüchen in Bezug auf eine Feuerung in der Energieeinheit als Wärmesenke (z. B. wegen Mindestlaufzeiten oder Wartezeiten) gerecht zu werden.
- • In connection with the configuration of the anti-scald protection - discussed below - for example by controlling the hot water pump or the cold water path pump, it is possible to store liquid at a high temperature in the container.
- • If the energy constantly supplied to the heat exchanger is dissipated via a constantly high temperature difference of the liquid conveyed through it, then there is a constantly small volume flow of heated liquid into the container. Such a low flow speed ensures that temperature stratification in the container is hardly disturbed.
- • Since the container - with the two openings according to the first lesson - is an opening in pressure equalization with the atmosphere and thus z. B. when the liquid is heated, no internal overpressure can build up in it, no gas bubble is required to limit the pressure.
- • The absence of an air bubble improves stratification because turbulence is avoided.
- • The volume of the tank is only based on the requirements of the hot water requirement and does not have to contain any additional volume in order to meet the requirements in relation to firing in the energy unit as a heat sink (e.g. due to minimum terms or waiting times).
Gemäß einer Ausgestaltung ist der Behälter derartig ausgeführt, dass eine im Wesentlichen vollständige Entleerung in Bezug auf die Flüssigkeit möglich ist. Dies dient unter anderem der Hygiene. Es verbleibt also keine Flüssigkeit, in welcher sich z. B. bei einer längeren Zeit der Nichtverwendung Keime bilden. Eine Restentleerung ist auch dann vorteilhaft, wenn eine Entkalkung oder eine sonstige chemische Reinigung der Anordnung vorgenommen werden soll.According to one embodiment, the container is designed in such a way that an essentially complete emptying with regard to the liquid is possible. This is for reasons of hygiene, among other things. So there remains no liquid in which z. B. form germs after a long period of non-use. Residual emptying is also advantageous if decalcification or other chemical cleaning of the arrangement is to be carried out.
Gemäß einer Ausgestaltung ist der Behälter über eine Öffnung mit einem Frischwassertank verbunden bzw. verbindbar. Der Frischwassertank gehört beispielsweise zu einem Fahrzeug, einem Wohnwagen oder Wohnmobil oder einem Boot, in welchem die Anordnung als Anlage installiert ist. Dem Frischwassertank wird dabei vorzugsweise die Flüssigkeit - also das Wasser - entnommen, welche erwärmt werden soll. Ist die Öffnung des Behälters mit dem Frischwassertank verbunden, über welche die - zumindest während der Zeit des Betriebs der Anlage erwärmte - Flüssigkeit den Behälter verlässt, so ist eine aktive Beheizung des Frischwassertanks möglich und so kann einer Frostgefahr für den Frischwassertank begegnet werden.According to one embodiment, the container is connected or can be connected to a fresh water tank via an opening. The fresh water tank belongs, for example, to a vehicle, a caravan or mobile home or a boat in which the arrangement is installed as a system. The liquid, ie the water, which is to be heated is preferably removed from the fresh water tank. If the opening of the container is connected to the fresh water tank, through which the liquid leaves the container - heated at least during the operation of the system - active heating of the fresh water tank is possible and the risk of frost for the fresh water tank can be counteracted.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass dem Wärmeübertrager eine Pumpe zum Fördern der Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager zugeordnet ist, wobei ein Temperatursensor zum Messen einer Temperatur der durch den Wärmeübertrager geförderten Flüssigkeit vorhanden ist, und wobei die Steuervorrichtung Messwerte des Temperatursensors empfängt und für die Steuerung der Pumpe verwendet. In dieser Ausgestaltung findet eine Regelung statt, damit die erwärmte Flüssigkeit eine vorgegebene Solltemperatur hat. Dafür wird die Temperatur der Flüssigkeit hinter dem Wärmeübertrager gemessen. Ausgehend von diesem Ist-Wert wird dann die Pumpe gesteuert, sodass die geförderte Flüssigkeitsmenge angepasst wird. In einer der folgenden Ausgestaltungen handelt es sich bei dieser Pumpe beispielsweise um eine Kaltwasserpumpe, die mit einem Kaltwassertank, z. B. einem fahrzeugseitigen Frischwassertank, in Verbindung steht. Durch die Regelung der Temperatur der erwärmten Flüssigkeit ergibt sich der Vorteil, dass so das Volumen des Behälters optimal genutzt werden kann, um Flüssigkeit mit gleichbleibend hoher Temperatur zu speichern, und zwar unabhängig von der Temperatur der kalten Flüssigkeit oder der dem Wärmeübertrager zugeführten thermischen Energie, also dem Grad der Erwärmung, welchen der Wärmeübertrager ausgehend von dieser Energiezufuhr leisten kann.One configuration consists in that the heat exchanger is assigned a pump for conveying the liquid through the heat exchanger, with a temperature sensor for measuring a temperature of the liquid conveyed through the heat exchanger being present, and with the control device receiving measured values from the temperature sensor and for controlling the pump used. In this embodiment, regulation takes place so that the heated liquid has a predetermined setpoint temperature. To do this, the temperature of the liquid behind the heat exchanger is measured. Based on this actual value, the pump is then controlled so that the amount of liquid pumped is adjusted. In one of the following configurations, this pump is, for example, a cold water pump that is connected to a cold water tank, e.g. B. an on-board fresh water tank. Controlling the temperature of the heated liquid has the advantage that the volume of the container can be optimally used to store liquid at a consistently high temperature, regardless of the temperature of the cold liquid or the thermal energy supplied to the heat exchanger, i.e. the degree of heating that the heat exchanger can achieve based on this energy supply.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass eine Pumpe vorhanden ist, dass die Pumpe mit einer Öffnung der zwei Öffnungen des Behälters und mit dem Wärmeübertrager verbunden ist, und dass in dem Fall, dass die Pumpe über die eine Öffnung dem Behälter Flüssigkeit entnimmt, Flüssigkeit über die andere Öffnung in den Behälter einströmt. In dieser Ausgestaltung ist eine Pumpe vorhanden, welche die Flüssigkeit von dem Wärmeübertrager und/oder von einer Öffnung des Behälters fördern kann. Sie bewegt somit vom Wärmeübertrager erwärmte Flüssigkeit und/oder Flüssigkeit, die sich in dem Behälter befindet, beispielweise in Richtung einer Armatur, über welche die Flüssigkeit der Anlage entnommen werden kann. Wird nun die Flüssigkeit aus dem Behälter über eine der zwei Öffnungen entnommen, so wird über die andere der zwei Öffnungen Flüssigkeit nachgefüllt, und zwar vorzugsweise im gleichen Maß. Der Behälter wird somit nicht entleert, sondern er bleibt gefüllt. In einer Ausgestaltung ist dabei die Flüssigkeit, die über die andere Öffnung einströmt, kalte Flüssigkeit und insbesondere keine Flüssigkeit, die durch den Wärmeübertrager erwärmt worden ist. Dabei ist in einer Ausgestaltung diejenige Öffnung, über welche die Pumpe die Flüssigkeit dem Behälter entnimmt, die obere Öffnung.One embodiment consists in that a pump is present, that the pump is connected to one of the two openings of the container and to the heat exchanger, and that in the event that the pump takes liquid from the container via one opening, liquid via the other opening flows into the container. In this embodiment, there is a pump which can convey the liquid from the heat exchanger and/or from an opening in the container. It thus moves liquid heated by the heat exchanger and/or liquid that is in the container, for example in the direction of a fitting, via which the liquid can be removed from the system. If the liquid is now removed from the container via one of the two openings, liquid is refilled via the other of the two openings, preferably to the same extent. The container is thus not emptied, but it remains filled. In one embodiment, the liquid that flows in via the other opening is cold liquid and in particular not a liquid that has been heated by the heat exchanger. In one embodiment, the opening through which the pump removes the liquid from the container is the upper opening.
Bei einer Ausgestaltung insbesondere für die Anordnung gemäß der zweiten Lehre mit dem variablen Flüssigkeitsvolumen ist vorgesehen, dass eine Pumpe vorhanden ist, dass die Pumpe mit der Öffnung des Behälters und mit dem Wärmeübertrager verbunden ist, und dass in dem Fall, dass die Pumpe über die Öffnung dem Behälter Flüssigkeit entnimmt, das Flüssigkeitsvolumen des Behälters sich verkleinert. Der Behälter zieht sich somit beispielsweise zusammen, wenn ihm Flüssigkeit entnommen wird.In one embodiment, in particular for the arrangement according to the second teaching with the variable liquid volume, it is provided that a pump is present, that the pump is connected to the opening of the container and to the heat exchanger, and that in the event that the pump is connected via the Opening the container removes liquid, the volume of liquid in the container decreases. The container thus contracts, for example, when liquid is removed from it.
Die Pumpe zum Fördern der Flüssigkeit vom Wärmeübertrager sowie dem Behälter ist in einer der folgenden Ausgestaltungen beispielsweise als Heißwasserpumpe bezeichnet.In one of the following configurations, the pump for conveying the liquid from the heat exchanger and the container is referred to as a hot water pump, for example.
In einer Ausgestaltung entnimmt eine Pumpe dem Behälter erwärmte Flüssigkeit oder pumpt Flüssigkeit, welche direkt von dem Wärmeübertrager erwärmt worden ist. Wird dem Behälter in dieser Ausgestaltung erwärmte Flüssigkeit über eine solange Zeitdauer entnommen, dass in ihm keine erwärmte Flüssigkeit mehr vorhanden ist, dass also seine nutzbare Wärmekapazität erschöpft ist, so wird von der Pumpe (beispielsweise der Heißwasserpumpe gemäß einer Ausgestaltung) vorrangig Flüssigkeit direkt vom Wärmeübertrager gefördert und gelangt so zu dem Ausfluss der Anordnung, also z. B. zu einer Armatur. Daher hilft für diesen Fall die Funktion des Durchlauferhitzers, sodass insbesondere kein plötzlicher Sprung von temperierter zu kalter Flüssigkeit auftritt, wie er bei Boilern möglich ist.In one embodiment, a pump takes heated liquid from the container or pumps liquid that has been directly heated by the heat exchanger. If, in this embodiment, heated liquid is removed from the container over a period of time such that there is no longer any heated liquid in it, i.e. its usable heat capacity is exhausted, the pump (for example the hot water pump according to one embodiment) primarily draws liquid directly from the heat exchanger promoted and thus reaches the outflow of the arrangement, ie z. B. to a fitting. Therefore, the function of the continuous-flow heater helps in this case, so that in particular there is no sudden jump from temperature-controlled to cold liquid, as is possible with boilers.
Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein Be-/Entlüftungsventil vorhanden ist, und dass das Be-/Entlüftungsventil je nach Anwendungsfall eine Zuführung von Luft in die Anordnung oder eine Abführung von Gas aus der Anordnung ermöglicht. In dieser Komponente wird über ein Ventil oder eine Ventilanordnung Gas (z. B. Luft) aus der Anordnung abgeführt oder wird Luft (insbesondere Umgebungsluft aus dem Bereich um die Anordnung herum) zugeführt. Das Abführen der Luft bezieht sich auch auf Gas, das beim Erwärmen der Flüssigkeit aus ihr - z.B. aufgrund reduzierter Löslichkeit - freigesetzt wird. Das Zuführen der Luft erlaubt ein Entleeren oder Leerdrücken von zumindest Teilen der Anordnung. According to one embodiment, it is provided that a ventilation/venting valve is present and that the ventilation/venting valve enables air to be supplied into the arrangement or gas to be discharged from the arrangement, depending on the application. In this component, gas (eg air) is discharged from the arrangement via a valve or a valve arrangement, or air (in particular ambient air from the area around the arrangement) is supplied. The removal of air also refers to gas that is released from the liquid when it is heated - for example due to reduced solubility. The supply of air allows at least parts of the arrangement to be emptied or deflated.
In einer Ausgestaltung ist das Be-/Entlüftungsventil eine einzelne Komponente, die die Doppelfunktion erfüllt. In einer alternativen Ausgestaltung sind zwei separate Komponenten vorhanden, die als eine Funktionseinheit betrachtet werden.In one embodiment, the ventilation valve is a single component that performs the dual function. In an alternative embodiment, there are two separate components that are considered as one functional unit.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein Be-/Entlüftungsventil vorhanden ist, dass eine Entlüftungspumpe zum Abführen von Gas und Flüssigkeit vorhanden ist, und dass eine Rückführleitung so angeordnet ist, dass sie vor dem Be-/Entlüftungsventil und vor einer Pumpe mündet, die die Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager fördert. Beim Erwärmen der Flüssigkeit können Gase oder z. B. Luft entweichen, die in der Flüssigkeit gelöst sind. Damit diese Luft nicht an eine Armatur gelangt oder damit die Luft nicht in den Behälter gelangt, ist ein Be-/Entlüftungsventil vorhanden. Das Be-/Entlüftungsventil ist dabei vorzugsweise mit der Leitung verbunden, in welcher die durch den Wärmeübertrager erwärmte Flüssigkeit geführt wird. Weiterhin ist eine Entlüftungspumpe vorhanden, welche Luft und Flüssigkeit abführen kann. Dabei ist in einer Ausgestaltung die Entlüftungspumpe dem Be-/Entlüftungsventil stromabwärts nachgeordnet. Durch die Entlüftungspumpe wird somit auch Flüssigkeit abgeführt, welche bereits das Be-/Entlüftungsventil passiert hat. Dabei wird die Flüssigkeit und damit auch die Luft durch eine Rückführleitung geführt, die vor einer Pumpe und vor dem Be-/Entlüftungsventil mündet. Die Pumpe fördert dabei Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager. Diese rückgeführte Flüssigkeit gelangt somit erneut an dem Be-/Entlüftungsventil vorbei, um ggf. weitere Luft abzuführen. Damit wird also die Entlüftungswirkung erhöht. Entsprechend ist beim Be-/Entlüftungsventil in der Ausgestaltung nur der Entlüftungscharakter relevant, sodass das Be-/Entlüftungsventil in einer Ausgestaltung insbesondere auf ein reines Entlüftungsventil reduziert werden kann. Weiterhin wird die rückgeführte Flüssigkeit erneut durch den Wärmeübertrager geführt, um damit den gleichen Weg wie die zu erwärmende und nicht rückgeführte Flüssigkeit zu nehmen. Die bereits übertragene thermische Energie geht somit nicht verloren, sondern wird auf die zu erwärmende Flüssigkeit übertragen.One embodiment provides that there is a ventilation valve, that there is a ventilation pump for removing gas and liquid, and that a return line is arranged in such a way that it opens in front of the ventilation valve and in front of a pump that Liquid promotes through the heat exchanger. When the liquid is heated, gases or z. B. escape air that are dissolved in the liquid. A ventilation valve is provided to prevent this air from getting to a fitting or to prevent the air from getting into the container. The ventilation valve is preferably connected to the line in which the liquid heated by the heat exchanger is conducted. There is also a bleed pump that can drain air and liquid. In one embodiment, the venting pump is arranged downstream of the ventilation/venting valve. Liquid that has already passed through the ventilation valve is thus also discharged by the ventilation pump. The liquid and thus also the air is guided through a return line, which opens in front of a pump and in front of the ventilation valve. The pump conveys liquid through the heat exchanger. This returned liquid thus again passes the ventilation/venting valve in order to discharge further air, if necessary. So that the venting effect is increased. Correspondingly, only the venting character is relevant for the ventilation/venting valve in the embodiment, so that the ventilation/venting valve can be reduced in particular to a pure venting valve in one embodiment. Furthermore, the recirculated liquid is passed through the heat exchanger again in order to take the same route as the liquid to be heated and not recirculated. The thermal energy that has already been transferred is therefore not lost, but is transferred to the liquid to be heated.
In einer Ausgestaltung ist die Entlüftungspumpe auch mit einer Öffnung des Behälters verbunden, sodass hierüber eine Entlüftung des Behälters möglich ist.In one embodiment, the venting pump is also connected to an opening of the container, so that venting of the container is possible here.
Die Funktion des Be-/Entlüftungsventils ist in einer Ausgestaltung auf zwei separate Ventile aufgeteilt: ein Ventil dient der Entlüftung, sodass Luft, die aus der erwärmten Flüssigkeit entweicht, aus der Anordnung abgeführt wird. Ein weiteres Ventil dient der Belüftung, um durch die Luft aus der Umgebung den Wärmetaucher zu entleeren. Alternativ erfüllt ein Ventil - wie bereits oben geäußert - beide Funktionen.In one embodiment, the function of the ventilation/venting valve is divided between two separate valves: one valve is used for venting, so that air escaping from the heated liquid is discharged from the arrangement. Another valve is used for ventilation in order to empty the heat exchanger through the air from the environment. Alternatively, a valve - as already mentioned above - fulfills both functions.
In einer Ausgestaltung wird die Entlüftungspumpe nicht kontinuierlich, sondern intermittierend betrieben. Untersuchungen haben gezeigt, dass durch den durch Pausen unterbrochenen Betrieb der Pumpe die ausbringbare Luftmenge erhöht werden kann, ohne dass die Menge der während des Pumpens abgeführten Flüssigkeit im gleichen Maß zunimmt. Es kann also deutlich mehr Gas abgeführt werden.In one embodiment, the venting pump is not operated continuously, but rather intermittently. Investigations have shown that the pump's operation interrupted by pauses can increase the amount of air that can be discharged without the amount of liquid discharged during pumping increasing to the same extent. Significantly more gas can therefore be discharged.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung mündet die Rückführleitung relativ zu einer Zuführungsleitung einer Pumpe, welche zu erwärmende Flüssigkeit zu dem Wärmeübertrager fördert. Dabei sind der Mündungsbereich und die effektiven Pumpleistungen von Entlüftungspumpe und der Pumpe so aufeinander abgestimmt, sodass die rückgeführte Flüssigkeit im Wesentlichen stärker von besagter Pumpe in Richtung des Wärmeübertrager gefördert wird, als dass die Entlüftungspumpe die Flüssigkeit in die Zuführungsleitung einbringt. Mit anderen Worten: Die Entlüftungspumpe bringt die rückgeführte Flüssigkeit nur soweit in der Rückführleitung bis zu der Zuführungsleitung, dass die angesprochene Pumpe die weitere Förderung übernimmt. In einer Ausgestaltung ist die Entlüftungspumpe derartig ausgestaltet, dass sie zumindest kurzzeitig (dies geht mit einem intermittierenden Betrieb der Pumpe einher) mehr fördert als die Pumpe zum Fördern der zu erwärmenden Flüssigkeit. Durch den intermittierenden Betrieb gelangt die rückgeführte Flüssigkeit nicht bis an ein Ende der Zuführungsleitung, in welche die Entlüftungspumpe Flüssigkeit und Gas bzw. Luft fördert, sondern nur in diese Richtung. Damit wird vorteilhafterweise ein „Reservoir“ an erwärmter Flüssigkeit geschaffen, aus welchem die Pumpe beim Fördern der zu erwärmenden Flüssigkeit wieder Flüssigkeit entnimmt. Diese Möglichkeit für die Pumpe beruht darauf, dass die Rückführleitung vor der Kaltwasserpumpe mündet. Die kurzzeitig hohe Pumpleistung der Entlüftungspumpe ist dabei, wie Untersuchungen gezeigt haben, vorteilhaft, um die Gasblasen mitzureißen. In einer der folgenden Ausgestaltung ist die Pumpe zum Fördern der zu erwärmenden Flüssigkeit als Kaltwasserpumpe bezeichnet.According to a further embodiment, the return line opens out relative to a feed line of a pump, which conveys liquid to be heated to the heat exchanger. The orifice area and the effective pump performance of the venting pump and the pump are matched to one another in such a way that the recirculated liquid is essentially pumped more strongly by said pump in the direction of the heat exchanger than the venting pump brings the liquid into the supply line. In other words: The venting pump brings the returned liquid only so far in the return line to the feed line that the addressed pump takes over the further promotion. In one embodiment, the venting pump is designed in such a way that it delivers more, at least for a short time (this is associated with intermittent operation of the pump), than the pump for delivering the liquid to be heated. Due to the intermittent operation, the returned liquid does not reach one end of the feed line into which the venting pump delivers liquid and gas or air, but only in this direction. In this way, a “reservoir” of heated liquid is advantageously created, from which the pump takes liquid again when conveying the liquid to be heated. This option for the pump is based on the fact that the return line ends in front of the cold water pump. The short-term high pumping capacity of the vent pump is, as studies have shown, advantageous to the entrain gas bubbles. In one of the following configurations, the pump for conveying the liquid to be heated is referred to as a cold water pump.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass sich zwischen dem Be-/Entlüftungsventil und der Entlüftungspumpe eine Komponente befindet, welche erst beim Überschreiten einer vorgegebenen Druckdifferenz öffnet, damit die Flüssigkeit in eine Richtung strömen kann. Die Strömungsrichtung ist dabei fort vom Wärmeübertrager bzw. hin zum Behälter. Die Komponente lässt somit die Flüssigkeit nur dann in eine Richtung strömen, wenn eine gewisse Druckdifferenz gegeben ist. Diese Komponente sorgt dafür, dass sich der Behälter aufgrund des durch seine Höhe und Anordnung bedingten hydrostatischen Unterdrucks an dessen oberem Ende nicht mit Luft über das Be-/ Entlüftungsventil füllt, und das erhitzte Wasser über das untere Behälterende entweicht. Dies gilt insbesondere auch dann bei einer Ausgestaltung, in welcher der Behälter über dem Kaltwassertank angeordnet ist. Der bei Durchströmung dieser Komponente hervorgerufene Druckabfall in der Flüssigkeit bewirkt, dass weiteres Gas aus der Flüssigkeit austritt, welches über die Entlüftungspumpe abgeführt werden kann.In one embodiment, there is a component between the ventilation valve and the ventilation pump, which only opens when a predetermined pressure difference is exceeded, so that the liquid can flow in one direction. The direction of flow is away from the heat exchanger or towards the container. The component only allows the liquid to flow in one direction if there is a certain pressure difference. This component ensures that the tank does not fill with air via the ventilation valve due to the hydrostatic underpressure caused by its height and arrangement, and that the heated water escapes through the bottom end of the tank. This also applies in particular to an embodiment in which the container is arranged above the cold water tank. The pressure drop in the liquid caused by the flow through this component causes more gas to escape from the liquid, which can be discharged via the vent pump.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass über eine Komponente, welche vorzugsweise das Be-/Entlüftungsventil ist, auch Luft in die Anordnung eingebracht werden kann, und dass eine Pumpe (dies ist in einer Ausgestaltung beispielweise die Kaltwasserpumpe) vorhanden ist, die über diese Komponente eingebrachte Luft durch den Wärmeübertrager fördert. Diese Ausgestaltung - vorzugsweise in Verbindung mit der zuvor genannten Komponente, die erst bei einer Druckdifferenz öffnet - erlaubt es, dass der Wärmeübertrager entleert werden kann, ohne gleichzeitig den Behälter zu entleeren. Dies ist beispielsweise relevant, wenn der Wärmeübertrager neben der Flüssigkeit auch Luft, z. B. Raumluft erwärmen soll. In diesem Fall kann durch das Entleeren vermieden werden, dass während des Erwärmens der Luft Flüssigkeit in dem Wärmeübertrager erhitzt wird und verdampft. Die eingebrachte Luft ist dabei insbesondere Umgebungsluft aus dem Raum außerhalb der Anordnung. Die Pumpe wird in einer Ausgestaltung solange betrieben, bis der Wärmeübertrager entleert ist.One embodiment provides that air can also be introduced into the arrangement via a component, which is preferably the ventilation valve, and that a pump (this is the cold water pump in one embodiment, for example) is present, which is introduced via this component Promotes air through the heat exchanger. This configuration—preferably in conjunction with the component mentioned above, which only opens when there is a pressure difference—allows the heat exchanger to be emptied without simultaneously emptying the container. This is relevant, for example, if the heat exchanger also transports air, e.g. B. to heat room air. In this case, emptying can prevent liquid from being heated and evaporating in the heat exchanger while the air is being heated. The air introduced is in particular ambient air from the space outside the arrangement. In one embodiment, the pump is operated until the heat exchanger has been emptied.
Die vorgenannte Komponente zum Einbringen der Luft ist beispielhaft wie folgt realisiert: Es ist eine Kugel mit geringerer Dichte als die erwärmte Flüssigkeit, z. B. Wasser, vorhanden, welche von der Flüssigkeit nach oben auf eine Dichtung gedrückt wird. Dadurch verschließt die Kugel (oder ein entsprechend ausgeformter Schwimmkörper) eine Öffnung innerhalb der Dichtung zur Atmosphäre. Ist keine Flüssigkeit unter der Kugel vorhanden, weil sie insbesondere abgepumpt wird, so fällt die Kugel durch die Schwerkraft herab und die Öffnung ist nicht mehr verschlossen. Daher kann Luft einströmen.The aforementioned component for introducing the air is implemented as follows, for example: It is a sphere with a lower density than the heated liquid, e.g. B. water, present, which is pressed by the liquid up on a seal. As a result, the ball (or a suitably shaped float) closes an opening within the seal to the atmosphere. If there is no liquid under the sphere, because it is being pumped out in particular, the sphere falls down due to gravity and the opening is no longer closed. Therefore, air can flow in.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die Pumpe in einer Richtung die Luft durch den Wärmeübertrager und in einer anderen Richtung die Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager fördert. In dieser Ausgestaltung ist eine Pumpe (beispielweise die Kaltwasserpumpe) vorgesehen, die zwei unterschiedliche Medien (Flüssigkeit und Luft) in zwei unterschiedliche Richtungen fördern kann. Alternativ ist für jedes Medium und für jede Richtung eine Pumpe vorhanden.In one embodiment, the pump conveys the air through the heat exchanger in one direction and the liquid through the heat exchanger in another direction. In this embodiment, a pump (for example the cold water pump) is provided, which can deliver two different media (liquid and air) in two different directions. Alternatively, there is a pump for each medium and for each direction.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Pumpe die erwärmte Flüssigkeit zu einer Mischstrecke fördert, dass ein Kaltwasserpfad vorhanden ist, welcher auf die Mischstrecke mündet, und dass ein Misch-Temperatursensor zum Messen einer Temperatur der Flüssigkeit in der Mischstrecke vorhanden ist. In dieser Ausgestaltung wird die Temperatur der erwärmten Flüssigkeit, die also durch die Passage durch den Wärmeübertrager erwärmt worden ist, auf eine vorgebbare Mischtemperatur herabgesetzt. Dafür wird die erwärmte Flüssigkeit in einer Mischstrecke mit kalter, also nicht erwärmter Flüssigkeit gemischt. Für die Einstellung der Temperatur der Flüssigkeit in der Mischstrecke ist ein Temperatursensor vorhanden. Die Regelung der Temperatur (z. B. über die Anpassung der Förderleistung wenigstens einer Pumpe, die erwärmte/heiße oder kalte Flüssigkeit zu der Mischstrecke befördert) in der Mischstrecke führt dazu, dass Flüssigkeit mit einer konstanten Temperatur z. B. an der Armatur ausgegeben wird. In einer Ausgestaltung werden sowohl die Temperatur der erwärmten Flüssigkeit (z. B. über die Regelung der Kaltwasserpumpe) als auch die Temperatur der gemischten Temperatur geregelt. Die Pumpe, die die erwärmte Flüssigkeit fördert, ist in einer der beschriebenen Ausgestaltungen als Heißwasserpumpe bezeichnet. Das Temperieren der Flüssigkeit in der Mischstrecke erlaubt es in einer Ausgestaltung, dass die Flüssigkeit im Wärmeübertrager zunächst auf eine ausreichend hohe Temperatur, z. B. zum Abtöten von Keimen, erwärmt wird und dass es dennoch nicht zu einem Verbrühen z. B. an einem Wasserhahn oder einem Duschkopf kommen kann. Für diesen Verbrühschutz sind in einer Ausgestaltung elektronische Komponenten, die der Regelung des Mischens dienen, zur Steigerung des Sicherheitsniveaus redundant ausgelegt. Die Regelung der Temperatur der erwärmten Flüssigkeit hat - wie bereits angedeutet - auch den Vorteil, dass so das Volumen des Behälters optimal genutzt werden kann, um Flüssigkeit mit gleichbleibend hoher Temperatur zu speichern - dies unabhängig von der Temperatur der kalten Flüssigkeit oder der dem Wärmeübertrager zugeführten thermischen Energie.One embodiment provides that a pump conveys the heated liquid to a mixing section, that there is a cold water path that opens into the mixing section, and that a mixing temperature sensor is present for measuring a temperature of the liquid in the mixing section. In this configuration, the temperature of the heated liquid, which has therefore been heated by the passage through the heat exchanger, is reduced to a predeterminable mixed temperature. To do this, the heated liquid is mixed with cold, i.e. unheated, liquid in a mixing section. A temperature sensor is available for setting the temperature of the liquid in the mixing section. Controlling the temperature (e.g. by adjusting the flow rate of at least one pump that transports the heated/hot or cold liquid to the mixing section) in the mixing section means that liquid with a constant temperature, e.g. B. is issued at the fitting. In one embodiment, both the temperature of the heated liquid (e.g. via the control of the cold water pump) and the temperature of the mixed temperature are controlled. In one of the described configurations, the pump that conveys the heated liquid is referred to as a hot water pump. In one embodiment, tempering the liquid in the mixing section allows the liquid in the heat exchanger to initially be heated to a sufficiently high temperature, e.g. B. to kill germs, is heated and that there is still no scalding z. B. on a faucet or a shower head. For this protection against scalding, electronic components that serve to regulate the mixing are designed redundantly in one embodiment to increase the level of safety. As already mentioned, the regulation of the temperature of the heated liquid also has the advantage that the volume of the container can be optimally used to store liquid at a consistently high temperature - this is independent of the temperature of the cold liquid or that fed to the heat exchanger thermal energy.
Geregelt wird in einer Ausgestaltung sowohl die Menge der erwärmten Flüssigkeit, die zu der Mischstrecke gefördert wird, als auch die geförderte Menge der kalten Flüssigkeit, die in die Mischstrecke gelangt. Die kalte Flüssigkeit, die beispielsweise dem Kaltwassertank entstammt, dem die zu erwärmende Flüssigkeit entnommen wird, wird in einer Ausgestaltung durch eine Kaltwasserpfad-Pumpe gefördert. Die letztgenannte Pumpe ist weiterhin in einer Ausgestaltung die Fahrzeugpumpe des Fahrzeugs, in dem die Anordnung installiert ist.In one embodiment, both the quantity of the heated liquid that is conveyed to the mixing section and the quantity of cold liquid that is conveyed that reaches the mixing section are regulated. The cold liquid, which originates from the cold water tank, for example, from which the liquid to be heated is taken, is conveyed in one embodiment by a cold water path pump. In one embodiment, the latter pump is also the vehicle pump of the vehicle in which the arrangement is installed.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuervorrichtung ausgehend von Messwerten des Misch-Temperatursensors die Pumpe und/oder eine Kaltwasserpfad-Pumpe zum Fördern der Flüssigkeit im Kaltwasserpfad so steuert, dass die Temperatur der Flüssigkeit in der Mischstrecke bei unterschiedlichen Druckverhältnissen in der Mischstrecke und/oder im Bereich der Pumpe bzw. der Kaltwasserpfad-Pumpe und/oder bei unterschiedlichen Durchflussmengen der Flüssigkeit in der Mischstrecke und/oder im Bereich der Pumpe bzw. der Kaltwasserpfad-Pumpe im Wesentlichen innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs liegt. In der gesamten Beschreibung bezieht sich die Steuerung einer Pumpe vorzugsweise auf deren Fördermenge. Der Temperaturbereich ist dabei vorzugsweise ein Toleranzbereich um einen Sollwert herum. Mit anderen Worten: Der Temperatursensor, der die Temperatur der Flüssigkeit in der Mischstrecke misst, erlaubt eine Regelung der Temperatur der Flüssigkeit, die z. B. als warme Flüssigkeit oder speziell als warmes Wasser über eine Armatur ausgegeben wird. Die Temperatur wird dabei im Wesentlichen konstant gehalten und dies vorzugweise unabhängig von Druckverhältnissen und vorzugsweise auch unabhängig von Durchflussmengen, die in der Anordnung auftreten. Dabei bezieht sich die Durchflussmenge in einer Ausgestaltung auf die Durchflussmenge in der Mischstrecke und daher auch auf die Menge, die über eine Armatur der Anordnung entnommen wird.In one embodiment, it is provided that the control device controls the pump and/or a cold water path pump for conveying the liquid in the cold water path based on measured values of the mixing temperature sensor in such a way that the temperature of the liquid in the mixing section changes at different pressure conditions in the mixing section and/or or in the area of the pump or the cold water path pump and/or with different flow rates of the liquid in the mixing section and/or in the area of the pump or the cold water path pump is essentially within a predetermined temperature range. Throughout the description, the control of a pump preferably refers to its flow rate. The temperature range is preferably a tolerance range around a setpoint. In other words: The temperature sensor, which measures the temperature of the liquid in the mixing section, allows the temperature of the liquid to be regulated. B. is issued as a warm liquid or specifically as warm water through a faucet. The temperature is kept essentially constant and this is preferably independent of pressure conditions and preferably also independent of flow rates that occur in the arrangement. In one embodiment, the flow rate relates to the flow rate in the mixing section and therefore also to the amount that is removed from the arrangement via a fitting.
In einer Ausgestaltung wird die Pumpe, welche die erwärmte Flüssigkeit zu der Mischstrecke fördert, dann aktiviert, wenn eine Entnahme von warmer Flüssigkeit z. B. an einer Armatur stattfindet. Diese Aktivierung kann in einer Ausführung über elektrische Kontakte an der Entnahmearmatur erfolgen. In einer alternativen Ausführung wird die Entnahme über einen fallenden Systemdruck z. B. mittels eines Druckschalters detektiert. In beiden Varianten kann das Signal zur Entnahme von warmer Flüssigkeit zusätzlich genutzt werden, um eine Pumpe (dies ist beispielsweise die Kaltwasserpumpe) zur Förderung von kalter bzw. zu erwärmender Flüssigkeit zu steuern.In one embodiment, the pump, which delivers the heated liquid to the mixing section, is then activated when a removal of warm liquid z. B. takes place on a fitting. In one embodiment, this activation can take place via electrical contacts on the withdrawal fitting. In an alternative embodiment, the removal of a falling system pressure z. B. detected by a pressure switch. In both variants, the signal for removing warm liquid can also be used to control a pump (this is, for example, the cold water pump) for conveying cold liquid or liquid to be heated.
Gemäß einer Ausgestaltung fördern zwei Pumpen Flüssigkeit zu einer Mischstrecke, wobei die zwei Pumpen gleichzeitig aktiv sind. Vorzugsweise fördert eine Pumpe erwärmte Flüssigkeit und fördert die andere Pumpe kalte Flüssigkeit zu der Mischstrecke. Dabei ist vorgesehen, dass in der Regel oder stets beide Pumpen aktiv sind. Somit wird beispielsweise verhindert, dass nur kalte oder nur erwärmte Flüssigkeit zu einer Armatur gelangt. In einer Ausgestaltung sind die zwei Pumpen die Heißwasserpumpe und die Kaltwasserpfad-Pumpe.According to one embodiment, two pumps convey liquid to a mixing section, with the two pumps being active at the same time. Preferably, one pump delivers heated liquid and the other pump delivers cold liquid to the mixing section. It is provided that usually or always both pumps are active. This prevents, for example, only cold or only heated liquid from reaching a fitting. In one embodiment, the two pumps are the hot water pump and the cold water path pump.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass eine Komponente zum Einbringen von Luft in die Anordnung vorhanden ist, und dass eine Pumpe vorhanden ist, die über die Komponente eingebrachte Luft über eine Öffnung der zwei Öffnungen in den Behälter einbringt, sodass die Flüssigkeit den Behälter über die andere Öffnung verlässt. Diese Ausgestaltung erlaubt das Entleeren bzw. Belüften des Flüssigkeitsbehälters.One aspect is that there is a component for introducing air into the assembly and there is a pump that introduces air introduced via the component into the container through one of the two openings so that the liquid enters the container through the other opening leaves. This configuration allows the liquid container to be emptied or aerated.
Für das Entleeren wird in der Ausgestaltung Luft in den Behälter eingebracht. Die Komponente zum Einbringen der Luft, die z. B. Raumluft aus der Umgebung um die Anordnung bzw. insbesondere um das Flüssigkeitssystem ist, funktioniert in einer Ausgestaltung wie ein Überströmventil. In einer der beschriebenen Ausgestaltungen wird die Komponente beispielweise als abzweigendes Rückschlagventil bezeichnet. Die Komponente lässt vorzugsweise ein Fluid (hier die Luft) nur in einer Richtung (nämlich hinein) und vorzugsweise erst ab einer gewissen Druckdifferenz strömen. Die erforderliche Mindest-Druckdifferenz verhindert, dass sich der Behälter bedingt durch den durch die beiden Öffnungen auf unterschiedlicher Höhe gegebenen hydrostatischen Unterdruck dadurch selbsttätig entleert, dass Luft über die vorgenannte Komponente zum Einbringen von Luft in den Behälter strömt. Erst die beschriebene Pumpe, welche in einer Ausgestaltung für diesen Zweck rückwärts läuft, sorgt für die erforderliche Druckdifferenz. Diese Pumpe ist in einer Ausgestaltung die Heißwasserpumpe.In the embodiment, air is introduced into the container for emptying. The component for introducing the air z. B. room air from the environment around the arrangement or in particular around the liquid system, functions in one embodiment as an overflow valve. In one of the configurations described, the component is referred to as a branching check valve, for example. The component preferably allows a fluid (here the air) to flow in only one direction (namely in) and preferably only above a certain pressure difference. The required minimum pressure difference prevents the container from being automatically emptied due to the hydrostatic vacuum created by the two openings at different heights, in that air flows into the container via the aforementioned component for introducing air. Only the pump described, which in one embodiment runs backwards for this purpose, ensures the required pressure difference. In one embodiment, this pump is the hot water pump.
Das Einbringen der Luft in den Behälter geschieht in einer Ausgestaltung vorzugweise über die Öffnung, über welche erwärmte Flüssigkeit in den Behälter eingebracht wird. In einer Ausgestaltung werden somit in jeweils unterschiedlichen Betriebszuständen über eine Öffnung erwärmte Flüssigkeit und Luft in den Behälter eingebracht und wird erwärmte Flüssigkeit entnommen. Gelangt Luft über eine Öffnung in den Behälter, so strömt die Flüssigkeit über die andere Öffnung aus dem Behälter heraus.In one embodiment, the air is introduced into the container preferably via the opening through which heated liquid is introduced into the container. In one embodiment, heated liquid and air are introduced into the container via an opening and heated liquid is removed in different operating states. If air enters the container through one opening, the liquid flows out of the container through the other opening.
In einer ergänzenden Ausgestaltung handelt es sich bei der Pumpe um diejenige, welche die erwärmte Flüssigkeit fort vom Wärmeübertrager oder aus dem Behälter heraus befördert. Dies ist beispielsweise die Heißwasserpumpe.In a supplementary embodiment, the pump is the one that conveys the heated liquid away from the heat exchanger or out of the container. For example, this is the hot water pump.
Gemäß einer Ausgestaltung ist eine Pumpe vorhanden, welche derartig mit einer Öffnung der zwei Öffnungen des Behälters und mit dem Wärmeübertrager verbunden ist, dass die Pumpe Flüssigkeit aus der Öffnung und vom Wärmeübertrager fördert. Bei der passenden Ausgestaltung für die zweite Lehre ist die Pumpe mit der Öffnung des Behälters und mit dem Wärmeübertrager verbunden, dass die Pumpe Flüssigkeit aus der Öffnung und vom Wärmeübertrager fördert.According to one embodiment, there is a pump which is connected to one of the two openings of the container and to the heat exchanger in such a way that the pump delivers liquid from the opening and from the heat exchanger. In the appropriate configuration for the second teaching, the pump is connected to the opening of the container and to the heat exchanger, so that the pump delivers liquid from the opening and from the heat exchanger.
In einer weitergehenden Ausgestaltung ist die Pumpe mit einem Schlauch oder Rohr verbunden, welches auf die Öffnung und auf den Wärmeübertrager mündet. Pumpt somit die Pumpe Flüssigkeit aus diesem Schlauch bzw. dem Rohr, so gelangt Flüssigkeit aus dem Behälter und/oder aus dem Wärmeübertrager zu der Pumpe und damit zu dem Teil der Anordnung, der sich an die Pumpe anschließt. Wird daher entsprechend viel Flüssigkeit von dem Wärmeübertrager erwärmt, so kann die Funktion eines Durchflusserhitzers abgebildet werden. Reicht diese Flüssigkeitsmenge des Wärmeübertragers für die Befriedigung des aktuellen Bedarfs nicht aus, so wird zusätzlich oder alternativ Flüssigkeit dem Behälter entnommen. Es ergibt sich also für diesen Fall die Funktion eines Boilers. Durch die direkte Verbindung zwischen der Pumpe - die entsprechend in einer Ausgestaltung auch als Heißwasserpumpe bezeichnet werden kann - und dem Wärmeübertrager und der damit einhergehenden Durchlauferhitzer-Funktion ist eine Entnahme von erwärmter Flüssigkeit mit einem Start der Beheizung möglich. Die Beheizung ist dabei der Vorgang, dass der Wärmeübertrager thermische Energie von der Energieeinheit erhält.In a further development, the pump is connected to a hose or tube, which opens out onto the opening and onto the heat exchanger. Thus, if the pump pumps liquid out of this hose or pipe, then liquid from the container and/or out of the heat exchanger reaches the pump and thus the part of the arrangement which is connected to the pump. If a corresponding amount of liquid is heated by the heat exchanger, the function of a flow heater can be mapped. If this amount of liquid from the heat exchanger is not sufficient to meet current requirements, liquid is additionally or alternatively taken from the container. In this case, the function of a boiler results. Due to the direct connection between the pump - which can also be referred to as a hot water pump in one embodiment - and the heat exchanger and the associated flow heater function, it is possible to remove heated liquid with a start of heating. The heating is the process whereby the heat exchanger receives thermal energy from the energy unit.
In einer Ausgestaltung werden die beiden vorgehenden Ausgestaltungen zusammengeführt, indem nur eine Pumpe für beide Zwecke Verwendung findet. Gemäß der Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Pumpe in einer Förderrichtung die Flüssigkeit aus der Behälteröffnung und vom Wärmeübertrager und in einer anderen Förderrichtung die Luft in den Behälter fördert. Diese eine Pumpe fördert somit Luft und Flüssigkeit in zwei unterschiedlichen Richtungen. In der einen Richtung fördert sie erwärmte Flüssigkeit z. B. zu einer Armatur. In der anderen Richtung fördert sie Luft zu dem Behälter und entleert ihn dadurch. In one embodiment, the two previous embodiments are combined in that only one pump is used for both purposes. According to the embodiment, it is provided that the pump conveys the liquid out of the container opening and from the heat exchanger in one conveying direction and the air into the container in another conveying direction. This one pump thus conveys air and liquid in two different directions. In one direction it promotes heated liquid z. B. to a fitting. In the other direction, it conveys air to the container and thereby empties it.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass zwei Pumpen vorhanden sind, dass eine Pumpe der zwei Pumpen zu erwärmende Flüssigkeit zu dem Wärmeübertrager fördert, und dass die andere Pumpe der zwei Pumpen dem Wärmeübertrager stromabwärts nachgelagert ist und Luft und Flüssigkeit fördert. In dieser Ausgestaltung sind zwei Pumpen vorhanden, die dem Wärmeübertrager einmal vor- und einmal nachgelagert sind. Die Pumpen fördern somit zu erwärmende (oder kalte) bzw. erwärmte (oder heiße) Flüssigkeit. Die vorgelagerte Pumpe ist in einer Ausgestaltung als Kaltwasserpumpe bezeichnet. In einer Ausgestaltung ist die zuerst genannte Pumpe, die in einer Variante dem Wärmeübertrager vorgelagert ist, derartig ausgeführt, dass sie Luft und Flüssigkeit fördern kann. Die nachgelagerte Pumpe ist so ausgestaltet, dass sie nicht nur Flüssigkeit, sondern auch Luft fördert. Diese Luft ist dabei diejenige, die während des Erwärmens der Flüssigkeit aus der Flüssigkeit austritt. Die nachgelagerte Pumpe erlaubt somit das Entlüften der Leitung hinter dem Wärmeübertrager. Die nachgelagerte Pumpe ist in einer Ausgestaltung als Entlüftungspumpe ausgeführt. In einer alternativen Ausgestaltung handelt es sich um die Heißwasserpumpe.One configuration consists in that two pumps are present, that one pump of the two pumps conveys liquid to be heated to the heat exchanger, and that the other pump of the two pumps is located downstream of the heat exchanger and conveys air and liquid. In this embodiment, there are two pumps, one upstream and one downstream of the heat exchanger. The pumps thus convey liquid to be heated (or cold) or heated (or hot). In one embodiment, the upstream pump is referred to as a cold water pump. In one embodiment, the first-mentioned pump, which in one variant is located upstream of the heat exchanger, is designed in such a way that it can convey air and liquid. The downstream pump is designed in such a way that it not only conveys liquid but also air. This air is the air that escapes from the liquid during the heating of the liquid. The downstream pump thus allows the line behind the heat exchanger to be vented. In one embodiment, the downstream pump is designed as a venting pump. In an alternative embodiment, it is the hot water pump.
Eine weitergehende Ausgestaltung sieht vor, dass die andere - also nachgelagerte - Pumpe intermittierend Luft und Flüssigkeit fördert. Diese Pumpe - bei der es sich vorzugsweise um die vorgenannte Entlüftungspumpe handelt - wird somit nicht ununterbrochen betrieben, sondern nur in gewissen Zeitintervallen mit vorgebbarer Dauer und mit vorgebbaren Zeitabständen. Dies im Gegensatz zur vorgelagerten Pumpe (beispielsweise der Kaltwasserpumpe), die während des Betriebs, also während der Heizphase der Flüssigkeit, ununterbrochen läuft.A more extensive embodiment provides that the other—that is, downstream—pump conveys air and liquid intermittently. This pump--which is preferably the aforementioned venting pump--is therefore not operated continuously, but only at certain time intervals of a definable duration and at definable time intervals. This is in contrast to the upstream pump (e.g. the cold water pump), which runs continuously during operation, i.e. during the heating phase of the liquid.
Gemäß einer Ausgestaltung weist der Behälter ein veränderliches Innenvolumen auf. In dieser Ausgestaltung ist der Behälter keine starre Komponente mit einem fixen Innenvolumen, sondern sein Innenvolumen ist veränderbar. So ist der Behälter beispielsweise als Blase ausgestaltet, um die sich eine Stützkonstruktion, z. B. ein Gitter befindet. Das veränderliche Innenvolumen ist dabei nicht nur bei dem Behälter mit einer Öffnung für die Anordnung gemäß der ersten Lehre, sondern in einer Ausgestaltung auch bei dem Behälter mit zwei Öffnungen für die Anordnung gemäß der ersten Lehre umgesetzt.According to one embodiment, the container has a variable internal volume. In this embodiment, the container is not a rigid component with a fixed internal volume, but its internal volume can be changed. For example, the container is configured as a bladder around which a support structure, e.g. B. is a grid. The variable internal volume is implemented not only in the container with one opening for the arrangement according to the first teaching, but in one embodiment also in the container with two openings for the arrangement according to the first teaching.
In einer Ausgestaltung sind zwei Pumpen vorhanden, wobei eine Pumpe die Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager hindurch und die andere Pumpe die Flüssigkeit von dem Wärmeübertrager sowie die Flüssigkeit aus dem Behälter z. B. in Richtung einer Armatur befördert, und wobei eine Öffnung des Behälters zwischen den zwei Pumpen angeordnet ist. Die Anordnung der Verbindungsstellen beider Pumpen (hintereinander) und der Anordnung der Behälteröffnung (dazwischen) sorgt dafür, dass der Behälter die Differenz der beiden Pumpen-Fördermengen automatisch ausgleicht. Fördert die vorgelagerte Pumpe mehr als die nachgelagerte Pumpe, so gelangt die erhitzte Flüssigkeit durch die zwischen beiden Pumpen angeordnete Öffnung in den Behälter. Fördert im anderen Fall die nachgelagerte Pumpe mehr Flüssigkeit, als die vorgelagerte Pumpe liefert, so wird dem Behälter durch die Öffnung erhitzte Flüssigkeit entnommen. Damit zeigt sich auch deutlich die Doppelfunktion der oberen Öffnung des Behälters als Zugang zu und als Ausgang aus dem Behälter heraus. Die Öffnung des Behälters ist dabei entweder in Anbetracht der ersten Lehre die Öffnung, welche sich im Erdschwerefeld höher als die andere Öffnung befindet, oder ist bei der zweiten Lehre die einzige Öffnung, die unmittelbar mit den Komponenten zum Fördern der Flüssigkeit verbunden ist. Ist die Förderleistung von beiden Pumpen gleich, so wird der Behälter quasi überbrückt und es ergibt sich die Funktion eines Durchlauferhitzers. Die vorgelagerte Pumpe ist in einer Ausgestaltung die Kaltwasserpumpe. Die nachgelagerte Pumpe ist in einer alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung die Heißwasserpumpe.In one embodiment, there are two pumps, one pump pumping the liquid through the heat exchanger and the other pump pumping the liquid from the heat exchanger and the liquid from the container, e.g. B. conveyed towards a fitting, and wherein an opening of the container is arranged between the two pumps. The arrangement of the connection points of both pumps (one behind the other) and the arrangement of the container opening (in between) ensures that the container automatically compensates for the difference in the two pump delivery rates. If the upstream pump conveys more than the downstream pump, the heated liquid enters the container through the opening between the two pumps. Promotes in the other case, the downstream pump more liquid than the upstream pump delivers, so the container through the Publ removed from the heated liquid. This also clearly shows the dual function of the upper opening of the container as access to and exit from the container. In view of the first teaching, the opening of the container is either the opening which is located higher than the other opening in the earth's gravitational field, or in the second teaching it is the only opening which is directly connected to the components for conveying the liquid. If the flow rate of both pumps is the same, the container is effectively bridged and the function of a continuous-flow heater results. In one embodiment, the upstream pump is the cold water pump. In an alternative or supplementary embodiment, the downstream pump is the hot water pump.
In einer Ausgestaltung befindet sich die vorgelagerte Pumpe vor dem Wärmeübertrager, dem wiederum die Öffnung des Behälters und dann die nachgelagerte Pumpe folgen. Somit gilt für diese Konstellation, dass die Öffnung sich zwischen dem Wärmeübertrager und der nachgelagerten Pumpe befindet.In one embodiment, the upstream pump is located in front of the heat exchanger, which in turn is followed by the opening of the container and then the downstream pump. For this constellation, the opening is located between the heat exchanger and the downstream pump.
In einer Ausgestaltung werden beim Anlaufen der nachgelagerten Pumpe (die beispielsweise die Heißwasserpumpe ist) auch die Zufuhr von thermischer Energie zu dem Wärmeübertrager und die vorgelagerte Pumpe (entsprechend die Kaltwasserpumpe) gestartet.In one embodiment, when the downstream pump (which is the hot water pump, for example) starts up, the supply of thermal energy to the heat exchanger and the upstream pump (correspondingly the cold water pump) are also started.
In einer Ausgestaltung verfügt mindestens eine der in der Anordnung verwendeten Pumpen über eine hinreichend große Nenn-Fördermenge, sodass im Normalbetrieb nur eine reduzierte Förderleistung erforderlich ist. Dies reduziert die Geräuschentwicklung während des Pumpens.In one embodiment, at least one of the pumps used in the arrangement has a sufficiently large nominal flow rate, so that only a reduced flow rate is required in normal operation. This reduces noise during pumping.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zusätzlich ein Zusatztank für die Speicherung der Flüssigkeit vorhanden ist, und dass der Zusatztank in Bezug auf eine Befüllung mit der Flüssigkeit dem Behälter vorgeordnet, nachgeordnet oder nebengeordnet ist. In dieser Ausgestaltung wird das Speichervolumen des Behälters bzw. insgesamt der Anordnung durch einen Zusatztank vergrößert. Der Behälter und der Zusatztank können dabei je nach Ausgestaltung „in Reihe“ oder „parallel geschaltet“ sein. Verfügt der Behälter über zwei Öffnungen und somit auch über den Ablass, so gelangt die Flüssigkeit über den Ablass in den Zusatztank und von dort je nach Ausgestaltung in einen Frischwassertank oder in einen Grauwassertank. In dieser Ausgestaltung ist der Zusatztank dem Behälter somit nachgeordnet. Alternativ sind Behälter und Zusatztank mit der gleichen Rohrleitung verbunden, die beispielsweise vom Wärmeübertrager kommt und in Richtung der Armatur bzw. der Heißwasserpumpe führt. In diesem Fall sind Behälter und Zusatztank somit nebengeordnet oder parallel geschaltet. In einer Ausgestaltung ist der Zusatztank als Nachrüstvariante ausgeführt, die nachträglich an einen bereits installierten Behälter angeschlossen werden kann. Der Zusatztank ist beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt und wird beispielsweise neben dem oder unterhalb des Behälters angeschlossen. Verfügt der Zusatztank über einen eigenen Abfluss, so ist dieser vorzugsweise - in Analogie zum Temperatursensor hinter dem Ablass des Behälters - mit einem Temperatursensor versehen.According to a further embodiment, it is provided that an additional tank for storing the liquid is additionally present, and that the additional tank is arranged upstream, downstream or alongside the container with regard to filling with the liquid. In this embodiment, the storage volume of the container or of the arrangement as a whole is increased by an additional tank. Depending on the configuration, the container and the additional tank can be “connected in series” or “in parallel”. If the container has two openings and thus also the drain, the liquid flows through the drain into the additional tank and from there, depending on the design, into a fresh water tank or into a gray water tank. In this embodiment, the additional tank is therefore arranged downstream of the container. Alternatively, the container and additional tank are connected to the same pipeline, which comes, for example, from the heat exchanger and leads in the direction of the fitting or the hot water pump. In this case, the container and the additional tank are therefore juxtaposed or connected in parallel. In one embodiment, the additional tank is designed as a retrofit variant that can be subsequently connected to a tank that has already been installed. The additional tank is made of a plastic, for example, and is connected, for example, next to or below the container. If the additional tank has its own outlet, then this is preferably provided with a temperature sensor—in analogy to the temperature sensor behind the outlet of the container.
In einer Ausgestaltung ist der Behälter und/oder der Zusatztank räumlich von den anderen Bestandteilen der Anordnung getrennt. So befindet sich beispielsweise der Behälter und/oder der Zusatztank in dem Raum eines Fahrzeugs, wohingegen sich die anderen Bestandteile unterhalb des Fahrzeugbodens (sog. Unterflur) befinden. Alternativ befindet sich der Behälter in dem Fahrzeug und der Zusatztank außerhalb davon.In one embodiment, the container and/or the additional tank is spatially separated from the other components of the arrangement. For example, the container and/or the additional tank is located in the space of a vehicle, whereas the other components are below the vehicle floor (the so-called underfloor). Alternatively, the container is in the vehicle and the auxiliary tank is outside of it.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Entkalkungsvorrichtung vorhanden ist, und dass sich die Entkalkungsvorrichtung zwischen einer ersten Pumpe, die zu erwärmende Flüssigkeit zu dem Wärmeübertrager fördert, und einer zweiten Pumpe, die Gas und Flüssigkeit in Richtung der ersten Pumpe fördert, so angeordnet ist, dass sie ein Entkalkungsmittel der von der zweiten Pumpe geförderten Flüssigkeit hinzufügt. Die Entkalkungsvorrichtung nimmt beispielsweise ein Entkalkungsmittel auf und gibt es an die Flüssigkeit ab. Die zweite Pumpe ist beispielsweise die Entlüftungspumpe und dient primär dazu, Luft aus der erwärmten Flüssigkeit abzupumpen. Dabei gelangt auch erwärmte Flüssigkeit in einen Rückführpfad. Da die Flüssigkeit erwärmt ist, wird die Entkalkung befördert. Der Rückführpfad mündet vorzugsweise vor einem Ansaugstutzen der ersten Pumpe, die zu erwärmende, also kalte Flüssigkeit zu dem Wärmeübertrager und durch diesen hindurch pumpt. Die erste Pumpe ist beispielsweise die Kaltwasserpumpe. Indem die Flüssigkeit mit dem Entkalkungsmittel in Richtung der ersten Pumpe gefördert wird, kann die erste Pumpe diese durch das Mittel angereicherte Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager pumpen und ihn somit entkalken.One embodiment provides that a decalcification device is present and that the decalcification device is arranged between a first pump, which conveys the liquid to be heated to the heat exchanger, and a second pump, which conveys gas and liquid in the direction of the first pump, that it adds a descaler to the liquid delivered by the second pump. The decalcifying device takes up a decalcifying agent, for example, and releases it into the liquid. The second pump is, for example, the vent pump and is primarily used to pump air out of the heated liquid. In the process, heated liquid also enters a return path. Since the liquid is heated, the decalcification is promoted. The return path preferably opens out in front of an intake port of the first pump, which pumps the liquid to be heated, that is to say cold, to the heat exchanger and through it. For example, the first pump is the cold water pump. By conveying the liquid with the descaling agent in the direction of the first pump, the first pump can pump this liquid enriched by the agent through the heat exchanger and thus decalcify it.
Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Anordnung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:
-
1 eine prinzipielle Darstellung einer Vorrichtung zur Erwärmung einer Flüssigkeit, -
2 eine Ausgestaltung der Komponenten eines Systems zur Abgabe von erwärmtem Wasser, -
3 dieAusgestaltung der 2 ohne Bezugszeichen, jedoch mit der Andeutung von Funktionsblöcken, -
4 eine alternative Ausgestaltung eines Teils desSystems der 2 , -
5 eine weitere Ausgestaltung eines Systems gemäß einer zweiten Lehre, -
6 eine zusätzliche Ausgestaltung des Bereichs um den Behälter, -
7 eine Detailansicht einer alternativen Anordnung der2 und -
8 eine Detailansicht einer weiteren alternativen Anordnung der2 .
-
1 a basic representation of a device for heating a liquid, -
2 an embodiment of the components of a system for dispensing heated water, -
3 the design of2 without reference numerals, but with the indication of function blocks, -
4 an alternative embodiment of a part of the system of2 , -
5 a further embodiment of a system according to a second teaching, -
6 an additional design of the area around the container, -
7 a detailed view of an alternative arrangement of the2 and -
8th a detailed view of another alternative arrangement of2 .
Die
Die thermische Energie für die Erwärmung wird von der Energieeinheit 1 durch das Verbrennen eines Brennstoff-Luft-Gemischs und/oder durch elektrische Energie erzeugt und von dem Wärmeübertrager 2 auf die Flüssigkeit übertragen. Dazu pumpt eine Kaltwasserpumpe 11 das zu erwärmende Kaltwasser - z. B. aus einem Frischwassertank eines Fahrzeugs oder einem anderen Kaltwassertank - durch den Wärmeübertrager 2 hindurch. Das erwärmte Wasser wird in einen Warmwasserbehälter 3 eingebracht und gelangt von dort zu einer Armatur 5. Die Anordnung der Verläufe von Zu- bzw. Abfluss ist hier rein beispielhaft.The thermal energy for heating is generated by the
Zu der Armatur 5 wird ebenfalls kaltes Wasser durch einen Kaltwasserpfad 4 geführt, wobei eine Kaltwasserpfad-Pumpe 12 vorhanden ist. Das kalte Wasser entstammt dabei in einer Ausgestaltung dem oben erwähnten Kaltwassertank. In der gezeigten Ausgestaltung werden das erwärmte Wasser und das kalte Wasser in einer Mischstrecke 30 zusammengeführt, sodass auf eine gewünschte Temperatur temperiertes Wasser zur Armatur 5 gelangt.Cold water is also fed to the fitting 5 through a
Für die Abläufe in der Vorrichtung ist weiterhin eine Steuervorrichtung 6 vorhanden, die z. B. ausgehend von Messwerten auf Komponenten der Vorrichtung oder des im Folgenden beschriebenen Systems einwirkt. Die Steuervorrichtung 6 steuert in einer Variante die Energieeinheit 1 und dadurch auch den Wärmeübertrager 2 bzw. den Erwärmungsvorgang. Dies geschieht in einer Variante zeitgesteuert. Alternativ oder ergänzend findet ein Start des Heizvorgangs durch einen Benutzer statt. In einer - nicht dargestellten - Ausführung löst der Benutzer den Start z. B. über einen Schalter oder eine App-Funktonalität aus.For the processes in the device, a control device 6 is also available, the z. B. acts on components of the device or the system described below based on measured values. In one variant, the control device 6 controls the
In der
Beschrieben sei im Folgenden das System ausgehend von einem Kaltwassertank 10 hin zu der Armatur 5. Bei der hier gezeigten Anwendung münden alle Zu- und Ableitungen zu bzw. vom Kaltwassertank (beispielsweise ein Frischwassertank eines Fahrzeugs oder eines Wohnmobils usw.) 10 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels. Weiterhin ist der Kaltwassertank 10 offen zur Atmosphäre, sodass er stets atmosphärischen Druck aufweist.The system is described below, starting from a
Das Wasser gelangt über drei Pfade aus dem Kaltwassertank 10 heraus: Zum einen wird es über eine Kaltwasserpumpe 11 in einen Warmwasserbehälter 3 gefördert und zum anderen gelangt es über eine Kaltwasserpfad-Pumpe 12, die beispielsweise eine Fahrzeugpumpe ist, unmittelbar über den Kaltwasserpfad 4 zu der Armatur 5, um die Einstellung der gewünschten Temperatur durch den Benutzer zu erlauben. Weiterhin kann über den Ablass 13 des Behälters 3 das Wasser aus dem Kaltwassertank 10 in den Warmwasserbehälter 3 gelangen.The water leaves the
Hinein in den Kaltwassertank 10 und damit heraus aus dem System gelangt Wasser über den bereits erwähnten Ablass 13 aus dem Warmwasserbehälter 3. Der Ablass 13 befindet sich hier im Boden des Warmwasserbehälters 3 und ist permanent geöffnet. Durch die Position des Ablasses 13 an einer tiefen Stelle des Warmwasserbehälters 3 strömt zunächst die unterste Wasserschicht heraus, bei der es sich insbesondere um die kälteste Wasserschicht handelt.Water enters the
Wie bereits angedeutet, kann in diesen unteren Bereich des Warmwasserbehälters 3 bei der Betätigung der Heißwasserpumpe 20 - je nach Fördermengen der Pumpen 11 und 19 - auch Wasser aus dem Kaltwassertank 10 gelangen. Dafür verbindet ein Schlauch oder Rohr den Ablass 13 mit dem Kaltwassertank 10, wobei der Schlauch bzw. das Rohr unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in dem Kaltwassertank 10 mündet.As already indicated, water from the
Zwischen dem Ablass 13 und dem Kaltwassertank 10 befindet sich ein Wasserablass-Temperatursensor 14, welcher die Messung der Temperatur des abgelassenen Wassers erlaubt. In einer alternativen - nicht dargestellten - Ausführung ist der Wasserablass-Temperatursensor 14 im Ablass 13 integriert. Ausgehend davon, dass das kälteste Wasser abfließt und dass eine Solltemperatur für das warme Wasser vorgegeben ist (siehe die folgende Beschreibung), lässt sich anhand der gemessenen Temperatur feststellen, welcher Grad der Befüllung mit demjenigen Wasser gegeben ist, das die gewünschte Temperatur aufweist. Überdies erlauben die Messwerte des Wasserablass-Temperatursensors 14 die Regelung des Wärmeübertragers 2 bzw. der zugeordneten Energieeinheit 1.Between the
Beschrieben sei zunächst der Pfad des Wassers, der über den Warmwasserbehälter 3 führt.First, the path of the water that leads through the
Ein Kaltwasser-Temperatursensor 15 erfasst die Temperatur des Wassers, das die Kaltwasserpumpe 11 aus dem Kaltwassertank 10 fördert. Der Kaltwasser-Temperatursensor 15 erlaubt in einer Ausgestaltung des Systems die intelligente Steuerung der Kaltwasserpumpe 11 durch Vorsteuerung und/oder prädikative Regelung. In der hier gezeigten Ausgestaltung ist die Kaltwasserpumpe 11 selbstansaugend, beispielhaft eine Zahnradpumpe, sodass sie ihre Ansaugleitung auch dann mit Wasser füllen kann, wenn sie - wie hier angedeutet - oberhalb des Kaltwassertanks 10 angeordnet ist.A cold
Die Kaltwasserpumpe 11 bewegt das Wasser in der dargestellten Ausführung in einer Schleife durch den Warmwasserbehälter 3 hindurch. Die Schleife dient dabei als eine Kühlstrecke zum Schutz der Kaltwasserpumpe 11 für den Fall, dass sie rückwärts betrieben wird (siehe hierzu die folgende Beschreibung zum Entleeren des Wärmeübertragers 2). In einer alternativen - hier nicht dargestellten - Ausgestaltung entfällt die Schleife und die Kaltwasserpumpe 11 befördert das Wasser direkt zu dem Wärmeübertrager 2.The
In dem Wärmeübertrager 2 wird das Wasser erwärmt, indem z. B. ein elektrisches Heizelement als Energieeinheit 1 verwendet wird oder indem die thermische Energie von Rauchgas oder anderen Gasen, z. B. heißer Raumluft, die über einen weiteren - hier nicht dargestellten - Wärmeübertrager erwärmt worden sind, übertragen wird.In the
Stromabwärts vom Wärmeübertrager 2 ist ein Warmwasser-Temperatursensor 16 vorhanden, welcher die Temperatur des erwärmten Wassers misst. Ausgehend von der gemessenen Temperatur wird die Fördermenge der Kaltwasserpumpe 11 geregelt (angedeutet durch die gestrichelte Linie), sodass sich eine vorgegebene Solltemperatur des erwärmten Wassers einstellt. Ist also beispielsweise das Wasser zu heiß, so wird die Förderrate erhöht. Ist es zu kalt, so wird weniger Wasser gefördert. In einer Ausgestaltung wird bei der Regelung ergänzend die Temperaturmessung durch den Kaltwasser-Temperatursensor 15 hinzugenommen.Downstream from the
Die Regelung wird dabei durch eine - hier nicht dargestellte, jedoch z. B. in der
In einer Ausgestaltung ist die Solltemperatur des zu erwärmenden Wassers variabel. Dies ermöglicht es, eine unter gewissen Umständen zu erwartende Kalkablagerung im Wärmeübertrager 2 durch verminderte Temperatur des zu erwärmenden und vorzuhaltenden Wassers zu reduzieren.In one embodiment, the target temperature of the water to be heated is variable. This makes it possible to reduce limescale deposits in the
Im Sinne der Ressourcenschonung ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass eine Beheizung auf die höchste Temperatur nur dann vorgenommen wird, wenn die vollständige Warmwasser-Nennkapazität bald abgerufen werden soll, wenn also der Benutzer bald die Armatur 5 öffnet. Dies kann der Nutzer z. B. über einen Tastendruck an die Steuerung kommunizieren.In order to conserve resources, one embodiment provides that heating to the highest temperature is only carried out when the full nominal hot water capacity is to be called up soon, ie when the user opens the fitting 5 soon. The user can do this e.g. Communicate to the controller, for example, by pressing a button.
Für das im Wasser gelöste Gas, welches beim Erwärmen des Wassers Blasen bildet, ist ein Be-/Entlüftungsventil 17 vorhanden, welches Luftblasen aus dem Leitungsabschnitt hinter dem Wärmeübertrager 2 selbsttätig entfernt, indem es eine Verbindung mit der Umgebung herstellt. Das Be-/Entlüftungsventil 17 befindet sich vorzugsweise - wie der Anschlussstutzen der Entlüftungspumpe 19 - an einem Hochpunkt der Flüssigkeitsleitung.For the gas dissolved in the water, which forms bubbles when the water is heated, there is a
In einer - hier nicht dargestellten - Ausgestaltung besteht das Be-/Entlüftungsventil 17 aus zwei Komponenten, die jeweils einzelnen Funktionen dienen: es gibt eine Komponente für das Ausleiten der Luft (dies ist z. B. in der Art eines automatischen Schnellentlüfters mit einem Schwimmer, wie im Heizungsbau üblich, realisiert) und es gibt eine Komponente, die beim erwähnten Rückwärtslaufen der Kaltwasserpumpe 11 Luft in das System eintreten lässt. Der grundlegende Aufbau sei dabei wie in
Die Kaltwasserpumpe 11 fördert das erwärmte Wasser aus dem Wärmeübertrager 2 gegen ein Überströmventil 18, das in der gezeigten Ausgestaltung ähnlich einem federbelasteten Rückschlagventil realisiert ist, zu einem Leitungsbereich, an welchem das Wasser entweder über einen Einlass 21 in den Warmwasserbehälter 3 einströmt oder durch eine Heißwasserpumpe 20 weiter in Richtung der Armatur 5 gefördert wird. Der Einlass 21 befindet sich an einem oberen Bereich des Warmwasserbehälters 3, sodass das warme Wasser sich auch in einer oberen Flüssigkeitsschicht sammelt und bedingt durch nachströmendes Wasser bzw. durch das Abfließen der tieferen Wasserschichten durch den Ablass 13 - in Richtung der Schwerkraft bzw. in Richtung des Bodens des Warmwasserbehälters 3 - absinkt.The
Der Zweck des Überströmventil 18 ergibt sich aus folgendem Zusammenhang: Das Überströmventil 18 ist so ausgestaltet, dass es geschlossen bleibt, bis ein gewisser Differenzdruck zwischen den beiden Leitungsseiten, mit denen es verbunden ist, überschritten wird. Befindet sich - wie hier dargestellt - der Warmwasserbehälter 3 höher als der Kaltwassertank 10, so ergibt sich ausgehend von der Höhe der Wassersäule entlang des Warmwasserbehälters 3 ein geringer Unterdruck. Würde daher das Überströmventil 18 bereits infolge dieser geringen Druckdifferenz öffnen, so würde der Warmwasserbehälter 3 über das Be-/Entlüftungsventil 17 und insbesondere über dessen Belüftungs-Funktion mit Luft gefüllt werden. Daher ist das Überströmventil 18 so ausgestaltet bzw. ist im hier gezeigten Fall die Feder so stark, dass das Überströmventil 18 selbst dann noch geschlossen bleibt, wenn die Heißwasserpumpe 20 in Volllast läuft und somit einen größeren Unterdruck im Warmwasserbehälter 3 erzeugt, als sich dies allein durch die Wassersäule einstellen würde. Nur der Förderdruck der Kaltwasserpumpe 11 ist in der Lage, die Federkraft zu überwinden bzw. allgemein das Überströmventil 18 zu öffnen und Wasser zum Warmwasserbehälter 3 zu befördern.The purpose of the
Durch das Überströmventil 18 ergibt sich ein Druckabfall im geförderten Wasser, sodass weiteres Gas aus dem Wasser in Form von Blasen austreten kann. Dieses Gas wird über die Entlüftungspumpe 19 abgeführt. Die Leitungsabschnitte zwischen Überströmventil 18, Heißwasserpumpe 20 und Auslass 21 sind vorzugsweise so gestaltet, dass sie einen Hochpunkt bilden, zu welchem das Gas automatisch strömt, indem die zu-/abführenden Leitungen dorthin stetig ansteigen. Die Entlüftungspumpe 19 saugt das Gas vorzugsweise an diesem Hochpunkt ab.The
Die Entlüftungspumpe 19 fungiert dabei auch als Rückschlagventil, sodass in einer - hier nicht dargestellten - Ausführung zwei Komponenten (einmal für die Pumpfunktion und einmal für die Funktion als Rückschlagventil) die Entlüftungspumpe 19 bilden. Diese zusätzliche Funktion der Entlüftungspumpe 19 ist erforderlich, damit die Heißwasserpumpe 20 nur erwärmtes Wasser ansaugt und kein Wasser oder Gas, das über die Entlüftungspumpe 19 abgeführt worden ist. In dem Ausführungsbeispiel ist die Entlüftungspumpe 19 als Membranpumpe ausgeführt, welche auch die Funktion eines Rückschlagventils erfüllt.The venting
In einer Ausgestaltung aktiviert die Steuervorrichtung 6 die Entlüftungspumpe 19 automatisch, während dem Wärmeübertrager 2 thermische Energie zugeführt wird. In einer weiteren Ausgestaltung wird die Entlüftungspumpe 19 intermittierend betrieben, um den Abtransport von Gas zu verbessern und gleichzeitig möglichst wenig Heißwasser aus Warmwasserbehälter 3 zu entnehmen.In one embodiment, the control device 6 automatically activates the venting
Da der Vorgang des Abpumpens von Gas in der Regel damit einhergeht, dass auch Wasser abgepumpt wird, mündet die Rückführleitung 31, die von der Entlüftungspumpe 19 ausgeht, vor der Kaltwasserpumpe 11. Das Gas wird anschließend durch das Be-/Entlüftungsventil 17 abgeführt. Das durch die Entlüftungspumpe 19 abgepumpte Wasser mischt sich noch in der Saugleitung der Kaltwasserpumpe 11 mit dem Wasser aus dem Kaltwassertank 10 und wird wieder durch den Wärmeübertrager 2 geführt. Durch das Ableiten der Luft geht somit keine thermische Energie verloren.Since the process of pumping out gas is usually accompanied by the fact that water is also pumped out, the
Der Bereich der Einspeisung des durch die Entlüftungspumpe 19 rückgeführten Wassers vor der Kaltwasserpumpe 11 ist in einer Ausgestaltung so gewählt, dass das Wasser der Entlüftungspumpe 19 zwar in die Ansaugleitung vom Kaltwassertank 10 gelangt, aber nicht in diesen hineinströmt. Das rückgeführte Wasser wird also in dieser Ausgestaltung durch die Kaltwasserpumpe 11 wieder in Richtung des Wärmeübertragers 2 bewegt. Die Entlüftungspumpe 19 wird dabei insbesondere intermittierend betrieben. Dies führt als Vorteil dazu, dass sich zwischen Kaltwasserpumpe 11 und Kaltwassertank 10 ein Vorratsreservoir für warme Flüssigkeit bildet.The feeding area of the water returned by the venting
In einer Ausgestaltung wird die Entlüftungspumpe 19 kontinuierlich betrieben. In einer alternativen Ausgestaltung wird die Entlüftungspumpe 19 intermittierend, also mit Unterbrechungen betrieben. Damit stellt sich der Vorteil ein, dass der Abtransport von Luft begünstigt wird, ohne dass zu viel erwärmtes Wasser abgeführt wird.In one embodiment, the venting
Die Heißwasserpumpe 20 befördert das Wasser in Richtung der Armatur 5 und entnimmt ggf. Wasser aus dem Warmwasserbehälter 3 über den Einlass 21. Je nach der Förderrate der Kaltwasserpumpe 11 und der Heißwasserpumpe 20 stellt sich daher das Verhalten eines Boilers (Wasser wird aus dem Warmwasserbehälter 3 entnommen) oder eines Durchlauferhitzers (erwärmtes Wasser gelangt direkt zur Armatur 5) ein. Wird dem Warmwasserbehälter 3 über den oben liegenden Einlass 21 Wasser entnommen, so wird über den Ablass 13 aus dem Kaltwassertank 10 durch den von der Heißwasserpumpe 20 erzeugten Unterdruck Wasser von unten nachgefüllt. Dadurch ist sichergestellt, dass sich in dem Warmwasserbehälter 3 keine Luft befindet.The
Der Heißwasserpumpe 20 stromabwärts nachgeordnet sind ein - in der Ausgestaltung ebenfalls federbelastetes - abzweigendes Rückschlagventil 22 sowie ein erstes Mischpfad-Rückschlagventil 23. Das abzweigende Rückschlagventil 22 wird im Folgenden mit Bezug auf die Entleerung des Warmwasserbehälters 3 beschrieben.Downstream from the
Das erste Mischpfad-Rückschlagventil 23 stellt sicher, dass sich das erwärmte Wasser nur in Richtung auf eine Mischstrecke 30 bewegt, die auf die Armatur 5 mündet. Ferner stellt es sicher, dass die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 unabhängig von ihrem Ausgangsdruck kein kaltes Wasser rückwärts über die Heißwasserpumpe 20 in den Warmwasserbehälter 3 drücken kann. Dies ist beispielsweise relevant für den - hier dargestellten - Fall, dass die Heißwasserpumpe als Zahnradpumpe ohne Rückschlagventil-Funktionalität ausgestaltet ist. Zudem stellt es sicher, dass der Druck im Leitungssystem zur Armatur 5 erhalten bleibt, wenn dort kein Wasser entnommen wird. Das ist insbesondere dann wichtig, wenn die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 über einen Druckschalter 26 gesteuert wird (wie in der dargestellten Ausführung).The first mixing path
In einer alternativen - nicht dargestellten - Ausführung ist - vorzugweise direkt - nach der Kaltwasserpfad-Pumpe 12 zusätzlich ein Druckminderer vorgesehen, welcher den Ausgangsdruck der Kaltwasserpfad-Pumpe 12 auf ein ähnliches Druckniveau wie das der Heißwasserpumpe 20 absenkt. Dadurch wird verhindert, dass sich die beiden Pumpen 12, 20 in ihrem Betrieb gegenseitig stören.In an alternative embodiment (not shown), a pressure reducer is provided, preferably directly after the cold water path pump 12 , which lowers the outlet pressure of the cold water path pump 12 to a pressure level similar to that of the
Für das Verständnis der Mischstrecke 30 wird nun der Kaltwasserpfad 4 beschrieben. Die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 fördert das Wasser aus dem Kaltwassertank 10 in Richtung auf die Armatur 5. Dabei gelangt das kalte Wasser direkt zu der Armatur 5 und auch über eine Abzweigung zu der Mischstrecke 30. In der Abzweigungs-Leitung vom Kaltwasserpfad 4 zur Mischstrecke 30 ist ein zweites Mischpfad-Rückschlagventil 24 vorhanden, welches das kalte Wasser nur in diese Richtung auf die Mischstrecke 30 strömen lässt. Es wird also sichergestellt, dass bei geringem Ausgangsdruck von der Kaltwasserpfad-Pumpe 12 kein heißes Wasser in Richtung des Kaltwassertanks 10 oder der Seite des Kaltwasseranschlusses der Mischarmatur 5 geleitet wird. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 ein Rückströmen des Fördermediums zulässt, wie dies z. B. bei Kreisel- oder Tauchpumpen der Fall ist.To understand the mixing
Sind die beiden Pumpen 12 und 20 bezüglich ihrer Fördermengen und -drücke gut aufeinander abgestimmt, so kann in einer weiteren Ausführung auf die beiden Mischpfad-Rückschlagventile 23 und 24 verzichtet werden (nicht dargestellt). Das gilt insbesondere dann, wenn die Pumpen 12 und 20 nicht über einen Druckschalter 26, sondern beispielsweise über einen in der Mischarmatur 5 integrierten elektrischen Schalter gesteuert werden (nicht dargestellt).If the two
In die Mischstrecke 30 gelangen somit das auf eine vorgegebene Solltemperatur erwärmte Wasser und das aus dem Kaltwassertank 10 stammende kalte Wasser. Die Temperatur des gemischten Wassers wird von einem Misch-Temperatursensor 25 erfasst. Ausgehend von der gemessenen Temperatur und einer vorgegebenen Soll-Mischtemperatur wird - in der gezeigten Ausgestaltung - regelnd auf die Fördermenge der Heißwasserpumpe 20 eingewirkt. Dies mit dem Ziel, dass sich die vorgegebene Soll-Mischtemperatur einstellt. Dies ist somit die maximale Temperatur, die das Wasser bei Austritt aus der Armatur 5 aufweisen kann. Damit ist ein Verbrühschutz für den Benutzer gegeben.The water that has been heated to a predetermined desired temperature and the cold water coming from the
In einer ergänzenden oder alternativen Ausgestaltung wird auf die Fördermenge der Kaltwasserpfad-Pumpe 12, die beispielsweise eine Fahrzeugpumpe ist, eingewirkt: Bei der Kombination der Steuerung von beiden Pumpen 12, 20 ergibt sich durch die Steuerung der Kaltwasserpfad-Pumpe 12 der Vorteil für die Fälle, dass die Heißwasserpumpe 20 an ihre Leistungsgrenze stößt oder dass im Warmwasserbehälter 3 nur bereits etwas abgekühltes bzw. nicht so stark erhitztes Wasser befindlich ist, und dass jeweils der Sollwert der Mischtemperatur unterschritten ist. Daher wird beispielsweise die Wassermenge an der Armatur 5 zugunsten der gleichbleibenden Wassertemperatur reduziert.In a supplementary or alternative embodiment, the flow rate of the cold water path pump 12, which is a vehicle pump, for example, is acted upon: When the control of both
In einer Variante kann der Benutzer die Soll-Mischtemperatur vorgeben, mit der die Messwerte des Misch-Temperatursensors 25 für die Regelung der Heißwasserpumpe 20 verglichen werden. Stellt der Benutzer dann die Armatur 5 nur auf heißes Wasser ein, so erhält er Wasser mit der gewünschten Soll-Mischtemperatur.In one variant, the user can specify the target mixed temperature with which the measured values of the
In einer alternativen - nicht dargestellten - Variante entfällt die direkte Verbindung zwischen dem Kaltwassertank 10 und der Armatur 5. Es findet somit kein manuelles Mischen durch den Benutzer statt. Dies wird ersetzt durch die Vorgabe der Soll-Mischtemperatur durch den Benutzer und durch die Regelung ausgehend von der durch den Misch-Temperatursensor 25 gemessenen Temperatur. Möchte somit der Benutzer beispielweise, dass das Wasser eine Temperatur von 38 °C hat, so wird die Heißwasserpumpe 20 so geregelt, dass sie die passende Menge Heißwasser zu dem von Kaltwasserpfad-Pumpe 20 geförderten Kaltwasser zumischt.In an alternative variant (not shown) there is no direct connection between the
Im Kaltwasserpfad 4 befindet sich weiterhin ein Druckschalter 26. Durch diesen wird die Betätigung der Armatur 5 und des sich daraus ergebenden Druckabfalls erkannt. Davon ausgehend werden die Heißwasserpumpe 20 und die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 gestartet, sodass Wasser an der Armatur 5 zur Verfügung steht. Wird umgekehrt die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 ausgeschaltet, so wird auch die Heißwasserpumpe 20 ausgeschaltet. In einer Ausgestaltung ist die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 eine Tauchpumpe (oder Kreiselpumpe), welche z. B. durch einen Microschalter an der Armatur 5 eingeschaltet wird, und so schaltet dieser Microschalter gleichzeitig auch die Heißwasserpumpe 20 ein (oder entsprechend aus). Ist die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 als Druckpumpe (z.B. in Form einer Membranpumpe) ausgestaltet, so kann der Druckschalter 26 Teil der Pumpe 12 sein.In the
Die relevanten Temperaturen in dem System sind beispielsweise Folgende: Das Kaltwasser hat eine Temperatur von 13 °C. Die Temperatur des erwärmten Wassers beträgt 80 °C, sodass Keime im Wasser, z. B. Legionellen, vermieden werden. Die Temperatur der Mischung aus dem erwärmten Wasser und dem kalten Wasser beträgt 50 °C. Mischt der Benutzer somit selbst eine Wassertemperatur an der Armatur 5, so kann diese für diese Beispielwerte prinzipiell zwischen 13 °C und 50 °C liegen.The relevant temperatures in the system are, for example, the following: The cold water has a temperature of 13 °C. The temperature of the heated water is 80 °C, so that germs in the water, e.g. B. legionella, are avoided. The temperature of the mixture of heated water and cold water is 50°C. If the user himself mixes a water temperature at the
Im Folgenden wird beschrieben, wie es das System erlaubt, dass der Warmwasserbehälter 3 sowie der Wärmeübertrager 2 von Wasser entleert werden. Hierfür sind die Kaltwasserpumpe 11 sowie die Heißwasserpumpe 20 so ausgestaltet, dass sie in zwei Richtungen Medium und auch zwei unterschiedliche Medien (Wasser als Flüssigkeit und Luft als Gas) fördern können. Sie sind somit selbstansaugend. In einer Ausgestaltung sind die Pumpen 11, 20 (wie dargestellt) als Zahnradpumpen ausgeführt. Bislang wurde somit die Anwendung der Vorwärtsrichtung beschrieben.The following describes how the system allows the
Um den Wärmeübertrager 2 von Wasser zu entleeren, wird die Kaltwasserpumpe 11 in ihrer Förderrichtung umgedreht. Das Überströmventil 18, das sich zwischen dem Wärmeübertrager 2 und dem Einlass 21 des Warmwasserbehälters 3 bzw. der Heißwasserpumpe 20 befindet, verschließt die Leitung automatisch. Von dieser Seite in Richtung der Armatur 5 kann somit kein Wasser zurückfließen.In order to empty the
Fördert die Kaltwasserpumpe 11 rückwärts, so strömt durch das Be-/Entlüftungsventil 17 Luft aus der Umgebung in die Leitung und insbesondere durch den Leitungsabschnitt, der sich durch den Wärmeübertrager 2 erstreckt. Die Leitung wird somit entleert und der Wärmeübertrager 2 kann keine Flüssigkeit erhitzen.If the
Das Entleeren ist z. B. relevant, wenn der Wärmeübertrager 2 nicht nur Flüssigkeit, sondern auch Raumluft erhitzen soll, und wenn insbesondere vorgesehen ist, dass es einen reinen Luft-Modus gibt, in welchem nur Raumluft und keine Flüssigkeit erwärmt wird. Weiterhin wird dem Wärmeübertrager 2 in dem Luft-Modus thermische Energie zugeführt und von diesem übertragen, welche mit einer Temperatur oberhalb des Siedepunkts von Wasser einhergehen kann. Das Entleeren der Leitung im Bereich des Wärmeübertragers 2 hat dabei das Ziel, Geräusche oder Druckschläge beim Verdampfen von Flüssigkeit zu vermeiden. Daher nimmt die durch das Be-/Entlüftungsventil 17 eindringende und im Allgemeinen kalte Umgebungsluft bei Wärmeeintrag in den Wärmeübertrager 2 entstehenden Wasserdampf mit, bevor es zu den vorgenannten störenden Erscheinungen kommt.Emptying is z. B. relevant if the
Luft und Wasserdampf werden in diesem Betriebsmodus zum Entleeren von Wärmeübertrager 2 in den Kaltwassertank 10 gefördert, wo sie wieder an die Umgebung entweichen können.In this operating mode, air and water vapor are pumped into the
Um die Gefahr zu reduzieren, dass die Kaltwasserpumpe 11 durch ein solches heißes Dampf/Luft-Gemisch Schaden nimmt, kann es in einer Ausgestaltung in einer Schleife durch den Warmwasserbehälter 3 hindurch geführt und abgekühlt werden, bevor es die Kaltwasserpumpe 11 passiert (wie dargestellt). Die Schleife dient dabei als eine Kühlstrecke zum Schutz der Kaltwasserpumpe 11.In order to reduce the risk of the
Soll beispielsweise für die kalte Jahreszeit oder für eine längere Zeit der Nichtnutzung oder z. B. für Reinigungszwecke der Warmwasserbehälter 3 entleert werden, so wird die Heißwasserpumpe 20 in umgekehrter Richtung betrieben. Zudem fördert die Kaltwasserpumpe 11 kein Wasser und die Entlüftungspumpe 19 ist ebenfalls nicht aktiv.If, for example, for the cold season or for a longer period of non-use or z. B. be emptied for cleaning purposes of the
Fördert die Heißwasserpumpe 20 das Wasser fort von der Armatur 5 in Richtung zum Einlass 21 des Warmwasserbehälters 3, so schließt das erste Mischpfad-Rückschlagventil 23 und über das abzweigende Rückschlagventil 22 kann Luft aus der Umgebung um die Anordnung in die Leitung gelangen und von der Heißwasserpumpe 20 in Richtung des Warmwasserbehälters 3 gefördert werden.If the
Dabei ist das abzweigende Rückschlagventil 22 so ausgestaltet, dass es nicht durch den geringen Unterdruck öffnet, der sich im Warmwasserbehälter 3 durch den Höhenunterschied zwischen dem Ablass 13 bzw. dem Kaltwassertank 10 und dem Einlass 21 ergibt, sondern erst bei einem entsprechend großen Unterdruck, wie ihn die Heißwasserpumpe 20 im Betrieb mit umgekehrter Richtung auf der Seite des Rückschlagventils 22 erzeugt. In einer Ausgestaltung ist das Rückschlagventil 22 als federbelastetes Rückschlagventil oder als Überströmventil ausgeführt.The branching
Durch den Ablass 13 strömt das Wasser unten aus dem Warmwasserbehälter 3 ab und wird durch die oben in den Behälter 3 hineingepumpte Umgebungsluft verdrängt, bis der Warmwasserbehälter 3 leer ist.The water flows out of the bottom of the
Das Befüllen des Wärmeübertragers 2 erfolgt, indem die Kaltwasserpumpe 11 - selbstansaugend - Flüssigkeit zu dem Wärmeübertrager 2 pumpt, wodurch dort Luft verdrängt wird und über das Be-/Entlüftungsventil 17 die Anordnung in die Umgebung verlässt. Für diesen Zweck ist vorzugsweise der Leitungsabschnitt zwischen dem Wärmeübertrager 2 und Überströmventil 18 so ausgestaltet und angeordnet, dass sich das Be-/Entlüftungsventil 17 an einem Hochpunkt dazwischen befindet.The filling of the
Ausgehend von der vorangehenden Beschreibung seien zwei Varianten zum Befüllen des Warmwasserbehälters 3 beschrieben. Dies geschieht über die Entlüftungspumpe 19, wobei auf die Kaltwasserpumpe 11 verzichtet werden kann. Alternativ oder ergänzend geschieht die Befüllung durch die Heißwasserpumpe 20, die betrieben wird, während die Armatur 5 offen und die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 nicht tätig ist. In beiden Fällen wird Wasser aus dem Kaltwassertank 10 über den Ablass 13 in den Warmwasserbehälter 3 eingesaugt.Based on the previous description, two variants for filling the
Der Warmwasserbehälter 3 verfügt insgesamt über zwei Öffnungen: eine obere 21 und eine untere 13. In der Beschreibung wird die obere Öffnung 21 als Einlass bezeichnet, insofern über den Einlass 21 das erwärmte Wasser in den Behälter 3 gelangt. Die Öffnung dient jedoch auch als Auslass, da über sie die Heißwasserpumpe 20 das erwärmte Wasser entnehmen kann. Die untere Öffnung 13 wird als Ablass bezeichnet, insofern über sie das Wasser herausströmt, wenn warmes Wasser oder Luft über den Einlass 21 in den Behälter 3 gelangt. Die Öffnung dient jedoch auch als Einlass für Wasser aus dem Kaltwassertank 10, z. B. wenn die Heißwasserpumpe 20 über den - in diesem Fall als Auslass fungierenden - Einlass 21 Wasser aus dem Behälter 3 entnimmt. Somit ließen sich beide Öffnungen 21, 13 auch jeweils als Ein-/Auslass-Öffnungen bezeichnen.The
Das hier beschriebene System setzt sich je nach Ausgestaltung zusammen aus den Komponenten einer Vorrichtung zum Erwärmen von Wasser und entsprechend damit verbundenen Peripherie-Komponenten. In einer Ausgestaltung setzt sich das System (alternative Bezeichnung: Anordnung) zusammen aus einer solchen Vorrichtung und dem Kaltwassertank 10, wobei über entsprechend viele Leitungen (also Schläuche oder Rohre) die Verbindung zwischen beiden besteht. In einer alternativen Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung nicht die Armatur 5, sodass die Vorrichtung also mit dem Kaltwassertank 10 und der Armatur 5 als externe Komponenten verbunden ist. In einer alternativen Ausgestaltung gehört die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 nicht zu der Vorrichtung, sondern ist beispielsweise eine Fahrzeugpumpe, wie sie z. B. in Wohnmobilen üblich ist. Die Vorrichtung umfasst daher bei dieser Ausgestaltung entsprechende Schnittstellen für die Steuerung der Kaltwasserpfad-Pumpe 12 oder zur Detektion ihres Betriebszustands. Entsprechend kann auch hier die Armatur 5 Teil der Peripherie der Vorrichtung sein.Depending on the configuration, the system described here is composed of the components of a device for heating water and correspondingly associated peripheral components. In one embodiment, the system (alternative name: arrangement) is composed of such a device and the
Angedeutet ist in der
Beschrieben wird im Folgenden ein Entkalkungsvorgang, der sich dadurch auszeichnet, dass möglichst wenig Entkalkungsmittel in den Kaltwassertank 10 gelangt. Dabei werden die Pumpen 11, 19, 20 und der Wärmeübertrager 2 zuverlässig entkalkt.A decalcification process is described below, which is characterized in that as little decalcification agent as possible gets into the
Die Entlüftungspumpe 19 und die Kaltwasserpumpe 11 sind in Betrieb, wobei die Energieeinheit 1 nur wenig thermische Energie an den Wärmeübertrager 2 liefert. Die Kaltwasserpumpe 11 ist so in der Fördermenge eingestellt, dass der Kaltwasser-Temperatursensor 15 nur die Temperatur des Wassers aus dem Kaltwassertank 10 und nicht des rückgeführten Wassers misst. Dadurch fließt kein rückgeführtes und mit Entkalkungsmittel versehenes Wasser in den Kaltwassertank 10. Zudem ist das Wasser, das mit dem Entkalkungsmittel versetzt ist, leicht erwärmt, was den Entkalkungsvorgang beschleunigt.The
Die Kaltwasserpumpe 11 wird so betrieben, dass sie mehr fördert als die Entlüftungspumpe 19, sodass Wasser auch zum Behälter 3 gelangt. Um zu verhindern, dass über den Ablass 13 das Entkalkungsmittel in den Kaltwassertank 10 gelangt, ist bei geöffneter Armatur 5 die Heißwasserpumpe 20 in Betrieb. Zusätzlich ist vorzugsweise die Kaltwasserpfad-Pumpe 12, die beispielweise eine Fahrzeugpumpe ist, nicht in Betrieb.The
Ausgehend von den Temperaturmessungen des Misch-Temperatursensors 25 kehrt die Steuervorrichtung 6 die Wirkrichtung im Gegensatz zum normalen Betrieb um, indem eine größere Fördermenge der Heißwasserpumpe 20 eingestellt wird, wenn die in der Mischstrecke 30 gemessene Temperatur oberhalb des Sollwerts liegt (im normalen Betrieb würde die Fördermenge reduziert werden). Zudem wird ein Sollwert eingestellt, der etwas niedriger als der Messwert des Warmwasser-Temperatursensors 16 ist. Dies führt dazu, dass die Heißwasserpumpe 20 die Fördermenge durch die Erhöhung ihrer Drehzahl steigert. Dadurch pumpt sie eine größere Wassermenge, als Warmwasser in den Behälter 3 hineingelangt. Damit zieht sie Frischwasser über den Behälter 3 aus dem Kaltwassertank 10. Der Ablass 13 des Behälters 3 erlaubt somit die Befüllung aus dem nachgeordneten Kaltwassertank 10. Dadurch wird verhindert, dass Entkalkungsmittel in den Kaltwassertank 10 gelangt.Based on the temperature measurements of the mixing
Für die Entkalkung des Behälters 3 ist in einer Betriebsart vorgesehen, dass die Heißwasserpumpe 20 nicht oder nur mit geringer Förderleistung betrieben wird, sodass das mit Entkalkungsmittel versehene und erwärmte Wasser in den Behälter 3 gelangt.For the decalcification of the
In einer - nicht dargestellten - Variante sind an diversen Stellen des Leitungssystems Siebe vorhanden, welche Kalkbröckchen einsammeln, bevor sie Komponenten wie Ventile oder Pumpen unbrauchbar machen.In a variant—not shown—there are sieves at various points in the line system, which collect lumps of lime before they render components such as valves or pumps unusable.
Insofern es sich bei den verwendeten Pumpen (Heißwasserpumpe 20 und Kaltwasserpumpe 11) um Zahnradpumpen handelt, kann deren Möglichkeit, Luft zu fördern, dadurch verbessert werden, indem ein wenig Wasser mitgefördert wird. Das Wasser dient quasi als „Dichtmittel“ und verringert interne Leckagen und Rückströmungen von Luft. Dadurch erhöht sich die geförderte Luftmenge sowie der Förderdruck. Dies erlaubt es wiederum, die Pumpen kleiner auszulegen bzw. leise zu betreiben, da eine ausreichende Luftmenge gefördert wird. Dies beispielsweise im Gegensatz zu einer Membranpumpe, wie sie als Realisierung der Entlüftungspumpe 19 in einer Variante vorgesehen sein kann.Insofar as the pumps used (
Betrachtet sei hierfür zunächst die Heißwasserpumpe 20:
- Die - hier nicht dargestellte - Anordnung ist dabei derart, dass es ein Gefälle der Flüssigkeitsleitung vor dem Zulauf der
Pumpe 20 gibt. Fördert somit dieHeißwasserpumpe 20 rückwärts und damit inRichtung des Behälters 3, so verdrängt sie zunächst Wasser, das nach oben geschoben wird. Die Leitung, die im Normalbetrieb Zuleitung zu der Pumpe 20 ist und die sich entgegen des Erdschwerefelds oberhalb der Pumpe 20 befindet, wird in der Regel ein paar Tropfen Wasser enthalten, welche indie Pumpe 20 zurückströmen, wenn sie kurzzeitig ausgeschaltet wird. Dann ist wieder „Dichtmittel“ da, und sie kann wieder besser Luft fördern. Daher wird dieHeißwasserpumpe 20 für die Förderung von Luft intermittierend betrieben. - In einer - nicht dargestellten - Ausgestaltung befindet sich oberhalb der Heißwasserpumpe 20 eine Rohrverdickung, sodass bei Stillstand der Pumpe 20 stets ausreichend Wasser zurück- bzw. nach unten in
die Pumpe 20 läuft. Die Verdickung ist dabei groß genug, sodass die geförderte Luft das darin enthaltene Wasser nicht vollständig mitreißt.
- The arrangement--not shown here--is such that there is a gradient in the liquid line in front of the inlet of the
pump 20. Thus, if thehot water pump 20 promotes backwards and thus in the direction of thecontainer 3, it first displaces water, which is pushed upwards. The line, which is the supply line to thepump 20 in normal operation and which is located above thepump 20 against the earth's gravitational field, will usually contain a few drops of water, which will flow back into thepump 20 if it is switched off for a short time. Then "sealant" is there again and it can pump air better again. Therefore, thehot water pump 20 is intermittently operated to feed air. - In one embodiment--not shown--there is a thickened pipe above the
hot water pump 20, so that when thepump 20 is at a standstill there is always sufficient water running back or down into thepump 20. The thickening is large enough so that the conveyed air does not completely entrain the water it contains.
Betrachtet sei weiterhin die Anwendung bei der Kaltwasserpumpe 11:
- Für die Kaltwasserpumpe 11 ist eine Ausgestaltung vorgesehen, die in
der 7 dargestellt ist. Die Rückführleitung, in welche die Entlüftungspumpe 19 die Luft und auch Wasser fördert, mündet an einem Bereich, der sich oberhalb des Ansaugstutzens der Kaltwasserpumpe 11 befindet. Zu diesem Ansaugstutzen gelangt entsprechend auch das Wasseraus dem Kaltwassertank 10, dessen Temperatur durch den Kaltwasser-Temperatursensor 15 erfasst wird.
- For the
cold water pump 11, an embodiment is provided in the7 is shown. The return line, into which the ventingpump 19 conveys the air and also the water, opens out at an area which is located above the intake port of thecold water pump 11 . The water from thecold water tank 10 , the temperature of which is detected by the coldwater temperature sensor 15 , also reaches this intake port accordingly.
Die Kaltwasserpumpe 11 saugt Wasser vom Kaltwassertank 10 selbst an und entlüftet den Wärmeübertrager 2, was ggf. jedes Mal geschehen muss, bevor Wasser erhitzt wird: Bei einer vorangegangenen Belüftung des Wärmeübertragers 2 gelangt Luft durch die Kaltwasserpumpe 11 bis in den Kaltwassertank 10.The
Alternativ ist gemäß der Ausgestaltung der
In der Anordnung der
Diese Ausgestaltung mit den parallel geführten Leitungen erlaubt eine elegante Art der Beheizung der Leitungen, um Frost zu verhindern: In dem Fall, dass die Anordnung nicht betrieben wird oder dass zumindest keine Warmwassererzeugung stattfindet, wird gelegentlich die Entlüftungspumpe 19 betrieben, um eine geringe Menge warmes Wasser über die Rückführleitung in den Schlauch zu führen, der den Kaltwassertank 10 mit der Kaltwasserpumpe 11 verbindet, die in diesen Zeiten nicht aktiv ist. Dieses warme Wasser erwärmt damit auch die benachbarten Schläuche bzw. Kanäle. Dieser Vorgang erfolgt temperatur- und/oder zeitgesteuert. Ein Einfrieren des Schlauchs wird damit verhindert.This design with the parallel lines allows an elegant way of heating the lines to prevent frost: In the event that the arrangement is not operated or that at least no hot water production takes place, the
In der
Das System umfasst einen funktionellen Block A, in welchem die Regelung auf die Solltemperatur des erwärmten Wassers stattfindet.The system includes a functional block A, in which regulation to the desired temperature of the heated water takes place.
Dafür wird die Temperatur des nach dem Kontakt mit dem Wärmeübertrager erwärmten Wassers gemessen und davon ausgehend wird - hier beispielhaft - die Kaltwasserpumpe, die durch den Wärmeübertrager das zu erwärmende Wasser befördert, entsprechend geregelt. Die Pumpen-Fördermenge wird somit kontinuierlich geregelt, sodass Wasser mit der gewünschten Temperatur zum Einlass des Warmwasserbehälters oder weiter in Richtung zur Armatur gelangt. Das erwärmte Wasser, das in den Warmwasserbehälter strömt, verdrängt das darin befindliche und insbesondere kalte Wasser. (Wie im Folgenden noch ausgeführt wird, bewirkt bei der Anordnung gemäß der zweiten Lehre der Erfindung, dass sich der Behälter 3 ausdehnt.) Das kalte Wasser fließt aus dem Warmwasserbehälter ab und der Warmwasserbehälter füllt sich mit dem Wasser, welches die gewünschte Temperatur hat und welches ebenfalls zur Armatur gefördert werden kann. Wie bereits erwähnt, kann die Pumpfunktion von der Kaltwasserpumpe, der Entlüftungspumpe oder der Heißwasserpumpe übernommen werden.For this purpose, the temperature of the water heated after contact with the heat exchanger is measured and based on this - here as an example - the cold water pump, which transports the water to be heated through the heat exchanger, is regulated accordingly. The pump flow rate is thus continuously regulated so that water at the desired temperature reaches the inlet of the hot water tank or further towards the tap. The heated water that flows into the hot water tank displaces the water in it, which is particularly cold. (As will be explained below, the arrangement according to the second teaching of the invention causes the
Der funktionelle Block B dient der Abführung der im Wasser gelösten Luft, die beim Erwärmen des Wassers frei wird. Weiterhin kann die Luft entfernt werden, die sich z. B. in dem noch leeren Warmwasserbehälter oder dem noch leeren Wärmeübertrager vor einer initialen Befüllung befindet.The functional block B serves to discharge the air dissolved in the water, which is released when the water is heated. Furthermore, the air can be removed, z. B. is in the still empty hot water tank or the still empty heat exchanger before an initial filling.
Dies verfolgt das Ziel, dass sich in dem Warmwasserbehälter keine Luft sammeln kann, welche sich störend auf den Betrieb der Heißwasserpumpe auswirken würde und welche zudem zu einer Beimischung von Luft an der Entnahmearmatur führen würde. Luft in dem Behälter hätte zudem auch negative Auswirkungen auf die nutzbare Wärmekapazität des Behälters.This pursues the goal that no air can collect in the hot water tank, which would have a disruptive effect on the operation of the hot water pump and which would also lead to admixture of air at the extraction fitting. Air in the container would also have a negative impact on the usable heat capacity of the container.
Die Luft, die sich beim Erwärmen aus dem Wasser löst, entweicht über ein Be-/Entlüftungsventil aus dem Leitungssystem. Insofern Luft stromabwärts nach dem Passieren des Be-/Entlüftungsventils im Wasser verbleibt, führt ein Druckabfall über ein Überströmventil dazu, dass sie aus dem Wasser entweicht und über eine Entlüftungspumpe abgeführt wird. Die Luft und das durch ihr Abpumpen ggf. mitgeförderte Wasser werden vor dem Wärmeübertrager wieder in den Leitungsstrang für das Erwärmen des Wassers eingebracht. Daher gelangt die Luft - nun in ungelöstem Zustand - erneut zu dem Be-/Entlüftungsventil und wird dort in die Umgebung abgeführt. Dabei geht die thermische Energie des Wassers nicht verloren, da das Wasser rückgeführt wird.The air that is released from the water when it is heated escapes from the pipe system via a ventilation valve. To the extent that air remains in the water downstream after passing through the vent valve, a pressure drop across a spill valve will cause it to escape from the water and be purged via a bleed pump. The air and the water that may be pumped along with it when it is pumped out are fed back into the pipework for heating the water before the heat exchanger. The air - now in an undissolved state - therefore reaches the ventilation valve again and is discharged there into the environment. The thermal energy of the water is not lost because the water is recycled.
Zum initialen Befüllen des Warmwasserbehälters ist ein Betrieb der Kaltwasserpumpe nicht notwendig; in diesem Fall wird die über die Entlüftungspumpe abgesaugte Luft in den Frischwassertank abgeführt.It is not necessary to operate the cold water pump for the initial filling of the hot water tank; in this case, the air extracted by the bleed pump is discharged into the fresh water tank.
In dem funktionellen Block C wird eine konstante Abgabetemperatur des Wassers eingestellt, welche eine Maximalwertbegrenzung nicht überschreitet. Dieser Block C findet sich in den Anordnungen gemäß beiden Lehren.In the functional block C, a constant delivery temperature of the water is set, which does not exceed a maximum value limit. This block C is found in the arrangements of both teachings.
In dem Mischungsblock C werden das erwärmte Wasser und das kalte Wasser so gemischt, dass das über die Armatur abgegebene Wasser nicht wärmer als eine maximale Temperatur sein kann. Dies verhindert, dass ein Benutzer sich verbrühen kann, und stellt auch eine Komfort-Funktion dar. Dabei ist die maximale Temperatur kleiner als die Solltemperatur, die durch den Aufwärmblock A erzeugt wird.In the mixing block C, the heated water and the cold water are mixed in such a way that the water delivered via the faucet cannot be warmer than a maximum temperature. This prevents a user from being scalded and is also a convenience function. The maximum temperature is lower than the target temperature generated by the warm-up block A.
Zu diesem Zweck ist eine Mischstrecke vorgesehen, in welcher über eine Heißwasserpumpe das erwärmte Wasser und über eine Pumpe das kalte Wasser eingebracht werden. Ein Misch-Temperatursensor erfasst die Temperatur in der Mischstrecke und ausgehend von dem Messwert wird die Fördermenge des erwärmten Wassers geregelt. In einer Ausgestaltung erlaubt der Mischblock C die Einstellung der Temperatur, mit welcher das Wasser aus der Armatur, also z. B. aus dem Wasserhahn oder aus einem Duschkopf austreten soll. Es entfällt also, dass der Benutzer die Temperatur manuell regelt. Er muss nur noch einen Sollwert eingeben. In einer Ausgestaltung wird alternativ oder ergänzend die Fördermenge des kalten Wassers geregelt.A mixing section is provided for this purpose, in which the heated water is introduced via a hot water pump and the cold water is introduced via a pump. A mixing temperature sensor records the temperature in the mixing section and the flow rate of the heated water is regulated based on the measured value. In one embodiment, the mixing block C allows you to set the temperature at which the water from the fitting, ie z. B. from the faucet or from a shower head. It is therefore not necessary for the user to regulate the temperature manually. He only has to enter a target value. In one embodiment, the flow rate of the cold water is regulated as an alternative or in addition.
In einer Ausgestaltung ist der Mischblock C eine separate Vorrichtung, die über entsprechende Schnittstellen - insbesondere in Bezug auf das Führen von Flüssigkeit - mit weiteren Komponenten in der Peripherie verbunden ist.In one embodiment, the mixing block C is a separate device which is connected to other components in the periphery via appropriate interfaces—in particular with regard to the conduction of liquid.
Der funktionale Block D dient dem Einschalten des Mischblocks C.The functional block D is used to switch on the mixing block C.
Wird z. B. durch einen Druckschalter oder einen in der Armatur integrierten Mikroschalter festgestellt, dass die Armatur geöffnet ist und Wasser abfließt, so werden die Pumpen für das kalte Wasser und für das erwärmte Wasser eingeschaltet. Damit findet dann auch die Mischung durch den Mischblock C statt. Das erwärmte Wasser stammt direkt vom Wärmeübertrager und/oder ist dem Warmwasserbehälter entnommen. Nach dem Öffnen der Armatur steht dem Benutzer somit sogleich Wasser zur Verfügung.If e.g. If, for example, a pressure switch or a microswitch integrated in the fitting determines that the fitting is open and water is draining, the pumps for the cold water and for the heated water are switched on. The mixing then also takes place through the mixing block C. The heated water comes directly from the heat exchanger and/or is taken from the hot water tank. After opening the faucet, water is immediately available to the user.
Der funktionale Behälterentleerungsblock E dient dem Entleeren des Warmwasserbehälters. Dies gilt für die Anordnung gemäß der ersten Lehre. Das Entleeren des Behälters 3 in einer Anordnung gemäß der zweiten Lehre wird im Folgenden beschrieben.The functional tank drain block E is used to drain the hot water tank. This applies to the arrangement according to the first teaching. The emptying of the
Für das Entleeren wird die Pumpe, die das erwärmte Wasser in Richtung der Armatur befördert, rückwärts betrieben. Dadurch öffnet sich ein Rückschlagventil oder Überströmventil, das mit der Umgebungsluft verbunden ist. Das Rückschlagventil erlaubt der Luft das Strömen nur in eine Richtung und nur beim Vorliegen einer gewissen Druckdifferenz. Die Pumpe fördert somit zunächst Wasser, welches sich in der Leitung befindet, und dann Luft zu dem Einlass des Warmwasserbehälters. Das Pumpen bewirkt auch die angesprochene Druckdifferenz zum Einlassen der Luft über das Rückschlagventil. Über den Einlass entnimmt die Pumpe im normalen Betrieb das Wasser aus dem Warmwasserbehälter. Da die Pumpe, welche im Aufwärmblock A aktiv ist und dort im normalen Betrieb das kalte und dann das erwärmte Wasser in Richtung des Warmwasserbehälters befördert, ausgeschaltet ist, fließt von dort kein neues Wasser in Richtung des Einlasses. Zudem ist die Entlüftungspumpe ausgeschaltet. Über den Ablass strömt das Wasser aus dem Warmwasserbehälter heraus und die rückwärtslaufende Pumpe entleert den Warmwasserbehälter.For emptying, the pump, which transports the heated water towards the fitting, is operated in reverse. This opens a check valve or overflow valve that is connected to the ambient air. The check valve only allows air to flow in one direction and only when there is a certain pressure differential. The pump thus first delivers water, which is in the line, and then air to the inlet of the hot water tank. The pumping also causes the mentioned pressure difference to let the air in via the check valve. During normal operation, the pump takes the water from the hot water tank via the inlet. Since the pump, which is active in the warm-up block A and there in normal operation conveys the cold and then the warmed-up water in the direction of the hot-water tank, is switched off, no new water flows from there in the direction of the inlet. In addition, the priming pump is switched off. The water flows out of the hot water tank via the drain and the reverse-running pump empties the hot water tank.
Es kann erforderlich sein, dass ein Erhitzen des Wassers durch den Wärmeübertrager ausgeschlossen wird. Dies ist z. B. der Fall, wenn der Wärmeübertrager in einem Betriebsmodus Luft und kein Wasser erwärmen soll. Verbleibendes Wasser in der Leitung würde verdampfen und zu Geräuschen führen. Daher ist der funktionale Wärmeübertragerentleerungsblock F vorhanden. Dier Block F ist wieder bei beiden Lehren realisierbar.It may be necessary to prevent the water from being heated by the heat exchanger. This is e.g. This is the case, for example, when the heat exchanger is intended to heat air and not water in one operating mode. Remaining water in the line would evaporate and cause noise. Therefore, the functional heat exchanger drain block F is present. The block F can again be realized with both teachings.
In diesem Funktionsblock F wird die Pumpe, die das zu erwärmende Wasser fördert, rückwärts betrieben und zieht somit das verbliebene Wasser aus dem Bereich des Wärmeüberträgers zurück. Dabei hilft das Be-/Entlüftungsventil, welches bereits im Zusammenhang mit dem Entlüftungsblock B beschrieben worden ist und in diesem Betriebsfall als Belüftungsventil wirkt. Aus der Umgebung gelangt somit Luft in die Leitung und schiebt das restliche Wasser in Richtung der rückwärtslaufenden Pumpe.In this function block F, the pump that delivers the water to be heated is operated backwards and thus draws the remaining water out of the area of the heat exchanger. The ventilation valve, which has already been described in connection with the ventilation block B and acts as a ventilation valve in this operating case, helps here. Air from the environment thus enters the line and pushes the remaining water in the direction of the reverse-running pump.
Ein weiterer - wegen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichneter - funktioneller Block dient der Entkalkung der Pumpen 11, 19 und 20 sowie des Wärmeübertragers 2. Verwiesen wird hierbei auf die obige Beschreibung der
In der
Der Warmwasserbehälter 3 hat kein festes, sondern ein variables Flüssigkeitsvolumen. Dies ist hier durch die Blase angedeutet. Abhängig vom Grad der Befüllung kann sich somit der Behälter 3 ausdehnen. Um die Blase als eigentlicher Behälter 3 herum befindet sich hier beispielhaft eine Stützkonstruktion, z. B. ein Gitter.The
Weiterhin hat der Behälter 3 nur eine Öffnung 21, die sich an einer beliebigen Position und hier nur beispielhaft oben befinden kann. Der Behälter 3 ist so ausgestaltet, dass sich bei der Befüllung mit der Flüssigkeit keine Luft in ihm sammelt. Hierfür ist der Behälter 3 beispielsweise entsprechend glatt und frei von Vorsprüngen oder Faltenbereichen usw. ausgeführt.Furthermore, the
Insbesondere wird oberhalb der Öffnung 21 die Luft an einem Hochpunkt von der Entlüftungspumpe 19 abgesaugt, bevor sie in den Behälter 3 gelangen kann.In particular, the air is sucked off at a high point above the
Darin sind sich die beiden Lehren einig, dass der Behälter 3 während des Heizbetriebs der Vorrichtung bzw. der Anordnung vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist und dass sich in ihm keine Luft befindet. Dies wird hier beispielsweise dadurch erreicht, dass sich der Behälter 3 bei Flüssigkeitsentnahme zusammenzieht, anstatt dass kaltes Wasser aus dem Kaltwassertank nachströmt.The two teachings agree that the
Bei der Anordnung der
Indem der Behälter 3 nicht über eine zweite, permanent offene Öffnung wie bei der Variante der
Hat der Behälter 3 sein maximales Innenvolumen erreicht, so kann kein weiteres Wasservon der Kaltwasserpumpe 11 hineingefördert werden. Daher muss entweder mit der Wasserentnahme über dieHeißwasserpumpe 20 begonnen oder muss dieKaltwasserpumpe 11 gestoppt werden. Bei der zweiten Alternative wird ergänzend die Zufuhr von thermischerEnergie zum Wärmeübertrager 2 beendet, da der Übertrager 2 sich sonst überhitzen könnte.- Um den Behälter 3 - also beispielsweise die Blase - gezielt und vollständig zu entleeren, kann die
Entlüftungspumpe 19 verwendet werden. Dabei muss die Kaltwasserpumpe 11 ausgeschaltet sein.Die Entlüftungspumpe 19saugt den Behälter 3 leer und pumpt das Wasser über den Ansaugschlauch der Pumpe 11 zurück inden Frischwassertank 10.
- If the
container 3 has reached its maximum internal volume, no further water can be pumped in by thecold water pump 11 . Therefore, either the water extraction via thehot water pump 20 has to be started or thecold water pump 11 has to be stopped. In the second alternative, the supply of thermal energy to theheat exchanger 2 is additionally terminated, since theexchanger 2 could otherwise overheat. - In order to empty the container 3 - for example the bladder - in a targeted and complete manner, the venting
pump 19 can be used. Thecold water pump 11 must be switched off. The ventingpump 19 sucks thecontainer 3 empty and pumps the water back into thefresh water tank 10 via the suction hose of thepump 11.
Ein grundlegender Unterschied zwischen den beiden Anordnungen besteht darin, dass bei der Anordnung gemäß der zweiten Lehre der
Die
Dargestellt ist ein Teil der Anordnung um den Behälter 3. Zu sehen sind - nicht nur zeichnerisch, sondern auch in Bezug auf die realisierte Geometrie - oberhalb des Behälters 3 das Überströmventil 18, die Entlüftungspumpe 19 sowie die Heißwasserpumpe 20. In Strömungsrichtung hinter dem Ablass 13 des Behälters 3 befindet sich ein Zusatztank 3'. Der Zusatztank 3' ist insbesondere so relativ zum Behälter 3 angeordnet, dass der hydrostatische Druck im Behälter 3 unverändert bleibt. Der Zusatztank 3' erweitert somit nur das Fassungsvermögen. Daher könnten auch Behälter 3 und Zusatztank 3' als eine Einheit zur Aufnahme der Flüssigkeit betrachtet werden. Eine Ausgangsöffnung 13' des Zusatztanks 3' ist mit dem Frischwassertank 10 gekoppelt. Somit ist der Behälter 3 in dieser Ausgestaltung mittelbar mit dem Frischwassertank 10 verbunden.Part of the arrangement around the
Die Variante der Anordnung der
Zusätzlich zu dem Wasserablass-Temperatursensor 14 verfügt der Zusatztank 3' ebenfalls über einen Zusatztank-Temperatursensor 14', dessen Messwerte der Steuerung der Anordnung dienen.In addition to the water
In der
Ergänzend ist die Anordnung so ausgeführt, dass es möglich ist, auf den Betrieb der Kaltwasserpfad-Pumpe 12 zu verzichten. Dies ist beispielweise wünschenswert, wenn es sich um eine Fahrzeugpumpe handelt, die als Druckpumpe ausgestaltet ist, um die Geräuschbildung zu reduzieren.In addition, the arrangement is designed in such a way that it is possible to dispense with the operation of the cold water path pump 12 . This is desirable, for example, when it is a vehicle pump that is designed as a pressure pump in order to reduce noise.
Für diesen Zweck ist der Festwasseranschluss 40 nicht nur über das Schwimmerventil 41 mit dem Kaltwassertank 10 verbunden, sondern es gibt zusätzlich und stromaufwärts vor dem Ventil 41 eine Verbindung hinein in den Kaltwasserpfad 4. Der Zugang mündet dabei stromabwärts hinter der Kaltwasserpfad-Pumpe 12. Nach dem Festwasseranschluss 40 und vor der Abzweigung zum Kaltwasserpfad 4 gibt es ein erstes Rückschlagventil, das verhindert, dass Wasser in das Wassernetz gefördert wird. Der Kaltwasserpfad-Pumpe 12 stromabwärts nachgelagert und dem Zugang vom Festwasseranschluss 40 vorgelagert ist ein zweites Rückschlagventil vorhanden, das verhindert, dass der Kaltwassertank 10 rückwärts über die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 gefüllt wird.For this purpose, the fixed
Vorzugsweise ist eine automatische Verriegelung des Schwimmerventils 41 gegeben, wenn der Festwasseranschluss 40 nicht mit der Anordnung verbunden ist. Dies verhindert, dass bei niedrigem Stand im Kaltwassertank 10 die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 nur über das Schwimmerventil 41 im Kreis fördert, anstatt Druck an der Armatur 5 aufzubauen.Preferably, the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Energieeinheitenergy unit
- 22
- Wärmeübertragerheat exchanger
- 33
- Warmwasserbehälterhot water tank
- 3'3'
- Zusatztankauxiliary tank
- 44
- Kaltwasserpfadcold water path
- 55
- Armaturfitting
- 66
- Steuervorrichtungcontrol device
- 77
- Entkalkungsvorrichtungdescaling device
- 1010
- Kaltwassertankcold water tank
- 1111
- Kaltwasserpumpecold water pump
- 1212
- Kaltwasserpfad-PumpeChilled Water Path Pump
- 1313
- Ablassindulgence
- 13'13'
- Ausgangsöffnungexit port
- 1414
- Wasserablass-TemperatursensorWater outlet temperature sensor
- 14'14'
- Zusatztank-TemperatursensorAuxiliary tank temperature sensor
- 1515
- Kaltwasser-TemperatursensorCold water temperature sensor
- 1616
- Warmwasser-TemperatursensorHot water temperature sensor
- 1717
- Be-/Entlüftungsventilventilation valve
- 1818
- Überströmventiloverflow valve
- 1919
- Entlüftungspumpevent pump
- 2020
- Heißwasserpumpehot water pump
- 2121
- Einlassinlet
- 2222
- abzweigendes Rückschlagventilbranch check valve
- 2323
- erstes Mischpfad-Rückschlagventilfirst mix path check valve
- 2424
- zweites Mischpfad-Rückschlagventilsecond mix path check valve
- 2525
- Misch-TemperatursensorMixed temperature sensor
- 2626
- Druckschalterpressure switch
- 2727
- Grauwassertankgray water tank
- 2828
- Kaltwassertank-RückschlagventilCold water tank check valve
- 2929
- Grauwassertank-RückschlagventilGray water tank check valve
- 3030
- Mischstreckemixing section
- 3131
- Rückführleitungreturn line
- 4040
- Festwasseranschlussmains water connection
- 4141
- Schwimmerventilfloat valve
- AA
- Aufwärmblockwarm-up block
- BB
- Entlüftungsblockvent block
- CC
- Mischungsblockblend block
- DD
- Einschaltblockswitch-on block
- EE
- Behälterentleerungsblockcontainer emptying block
- Ff
- WärmeübertragerentleerungsblockHeat exchanger drain block
Claims (8)
Priority Applications (2)
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DE102022000076.8A DE102022000076A1 (en) | 2022-01-05 | 2022-01-05 | Arrangement for heating a liquid |
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