DE102022101134A1

DE102022101134A1 - Verfahren zum Betreiben eines Durchlauferhitzers, Durchlauferhitzer, Computerprogramm und Regel- und Steuergerät

Info

Publication number: DE102022101134A1
Application number: DE102022101134.8A
Authority: DE
Inventors: Sascha Severin; Gunnar Pfeil; Roland Schwietz
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2022-01-19
Filing date: 2022-01-19
Publication date: 2023-07-20

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Durchlauferhitzers (1), aufweisend einen Heizblock (2) zum Erwärmen eines Volumenstromes Kaltwasser und mindestens zwei Warmwasserausläufe (5,6), wobei in jedem der Warmwasserausläufe (5,6) ein Durchflusssensor (9,10) angeordnet ist, vorgeschlagen, umfassend zumindest die folgenden Schritte:a) Erkennen einer Entnahme an einem ersten Warmwasserauslauf (5),b) Erkennen einer Änderung der Entnahme an einem weiteren Warmwasserauslauf (6),c) Anpassen der Leistung des Durchlauferhitzers (1) an die, durch die Entnahme am weiteren Warmwasserauslauf (6), geänderte Durchflussmenge des ersten Warmwasserauslaufes (5). Es wird insbesondere vorgeschlagen, Betriebsparameter des Durchlauferhitzers beim Erkennen einer Änderung einer Öffnungsposition der weiteren Entnahmestelle (8) eines weiteren Warmwasserauslaufes (6) derart anzupassen, das vom Nutzer des ersten Warmwasserauslaufs (5) möglichst keine oder nur eine geringe Änderung von Auslauftemperatur und Durchflussmenge wahrnehmbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Durchlauferhitzers, einen Durchlauferhitzer, ein Computerprogramm und ein Regel- und Steuergerät.
Elektrische Durchlauferhitzer können sehr variabel zur Erwärmung von Brauchwasser eingesetzt werden, weil diese lediglich eine elektrische Energieversorgung benötigen und zu dem nur sehr wenig Bauraum beanspruchen. Die Geräte weisen in der Regel einen Heizblock auf, der dazu eingerichtet ist, einen Volumenstrom Wasser zu erwärmen. Die gewünschte Wassertemperatur kann dabei über eine Regelung der Auslauftemperatur oder über eine Steuerung anhand der Einlauftemperatur (mit bekannter Temperaturspreizung des Heizblockes) erfolgen. Hierzu können die Geräte einen sogenannten Wasserschalter aufweisen, der die Leistung des Heizblockes entsprechend der Durchflussmenge steuert.
Wenn bei einer geöffneten Zapfstelle (Wasserhahn, Dusche) eine weitere Zapfstelle geöffnet oder geschlossen wird, kann es zu teils erheblichen Temperaturschwankungen kommen, die für den Benutzer unerwünscht sind. Diese basieren auf einer Minderung oder Steigerung des Volumenstromes Warmwasser, der die Zapfstellen erreicht, durch ein Öffnen oder Schließen einer weiteren Zapfstelle und dem Umstand, dass an einer Zapfstelle in der Regel noch eine Beimischung von Kaltwasser mit einem konstanten, an der Zapfstelle eingestellten, Volumenstrom Kaltwasser erfolgt, und so eine Änderung des Volumenstromes Warmwasser (auch bei gleichbleibender Temperatur) eine Änderung der Auslauftemperatur aus der Zapfstelle bewirkt. Eine derartige Situation kann auftreten, wenn beispielsweise eine Person mit von einem Durchlauferhitzer erwärmten Volumenstrom Wasser duscht und eine weitere Person an einem vom gleichen Durchlauferhitzer gespeisten Waschbecken die Hände wäscht.
Dieser (unerwünschte) Effekt wird verstärkt, weil häufig die hydraulischen Druckverluste vom Durchlauferhitzer bis zur Zapfstelle bei verschiedenen Zapfstellen variieren und sich der aus dem Durchlauferhitzer austretenden Warmwasserstrom entsprechend der Druckverluste aufteilt. Trotz einer Erhöhung der Leistung des Heizblockes durch den Wasserschalter basierend auf der erhöhten Durchflussmenge kann sich so bei gleichbleibender Öffnungsposition der ersten Zapfstelle der austretende Warmwasserstrom ändern.
Die CN100465543C schlägt hierzu einen Durchlauferhitzer mit einem kleinen Speicher für heißes Wasser vor, der zur Konstanthaltung der Auslauftemperatur zur Beimischung nutzbar ist. Diese Lösung kann obiges Problem jedoch kaum lösen, ist aufwendig und erfordert viel Bauraum.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Durchlauferhitzer und ein Verfahren zu dessen Betreiben vorzuschlagen, die die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden. Insbesondere soll die Erfindung eine (weitestgehende) Konstanthaltung der Auslauftemperatur auch bei schwankenden Auslaufvolumenströmen ermöglichen.
Zudem soll die Erfindung die Komplexität eines Durchlauferhitzers zumindest nicht wesentlich erhöhen, nur geringe bauliche Veränderungen erfordern und/ oder eine einfache Integration in einen bestehenden Produktionsprozess ermöglichen.
Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Hierzu trägt ein Verfahren zum Betreiben eines Durchlauferhitzers, aufweisend einen Heizblock zum Erwärmen eines Volumenstromes Kaltwasser und mindestens zwei Warmwasserausläufe, bei, bei dem in jedem der Warmwasserausläufe ein Durchflusssensor angeordnet ist und wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:

a) Erkennen einer Entnahme an einem ersten Warmwasserauslauf,
b) Erkennen einer Änderung der Entnahme an einem weiteren Warmwasserauslauf,
c) Anpassen der Leistung des Durchlauferhitzers an die, durch die Entnahme am weiteren Warmwasserauslauf geänderte, Durchflussmenge des ersten Warmwasserauslaufes.

Die Schritte a), b) und c) können dabei mindestens einmal in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Insbesondere können auch die Schritte b) und c) mehrmals wiederholt werden. Das Verfahren dient insbesondere der Vermeidung von (großen) Temperaturschwankungen eines austretenden Volumenstromes Warmwasser, bedingt durch ein Öffnen mehrerer Entnahmestellen, die mit einem Durchlauferhitzer verbunden sind.
Ein hier vorgeschlagenes Verfahren dient insbesondere einer Lösung bzw. Abminderung folgenden Problems des Standes der Technik: An einer ersten Entnahmestelle wird ein Warmwasserstrom entnommen, der weitestgehend stationär ist, also eine weitestgehend konstante Temperatur, die einer Solltemperatur des Durchlauferhitzers entsprechen kann, und eine weitestgehend konstante Durchflussmenge (Volumenstrom oder Massestrom) aufweist. In der Regel wird vom Nutzer an der Entnahmestelle (beispielsweise ein Einhebelmischer einer Dusche) ein Volumenstrom Kaltwasser zugefügt, um die gewünschte Temperatur einzustellen. Eine oder mehrere weitere Entnahmestellen, die mit dem Durchlauferhitzer verbunden sind, können dabei geöffnet oder geschlossen sein. Durch ein Ändern der Öffnungsposition einer mindestens einen weiteren Entnahmestelle wird der den Durchlauferhitzer durchströmende Volumenstrom Wasser anders auf die Entnahmestellen aufgeteilt, wodurch sich auch der Volumenstrom Warmwasser an der ersten Entnahmestelle ändert, was mit einer Änderung der Auslauftemperatur an dieser Entnahmestelle, insbesondere aufgrund des (gleichbleibenden) zugeführten Volumenstromes Kaltwasser, einhergehen kann. Ein Ändern der Öffnungsposition der weiteren Entnahmestelle kann dabei ein zumindest teilweises Öffnen, Schließen oder einem Ändern der Öffnungsposition (Entnahmemenge) bestehen. Eine Aufteilung des Volumenstromes Warmwasser auf mehrere geöffnete Entnahmestellen erfolgt dabei in der Regel entsprechend den hydraulischen Druckverlusten der Leitungswege vom Durchlauferhitzer bis zur Entnahmestelle.
Hierzu wird ein Durchlauferhitzer vorgeschlagen, aufweisend einen Kaltwasserzulauf der zu erwärmendes Kaltwasser einem Heizblock zuführt und dieses auf mindestens zwei Warmwasserausläufe aufteilt, wobei in jedem Warmwasserauslauf ein Durchflusssensor angeordnet ist. Die mindestens zwei Warmwasserausläufe des Durchlauferhitzers können dabei die Möglichkeit eröffnen, die entnommene Durchflussmenge zu erfassen und den Durchlauferhitzer derart zu betreiben, dass der (Temperatur- und/ oder Volumenstrom-)Einfluss eines Änderns der Öffnungsposition einer weiteren Entnahmestelle auf eine erste Entnahmestelle gemindert werden kann.
Die erste Entnahmestelle kann dabei beliebig unter den Entnahmestellen des Durchlauferhitzers ausgewählt werden und ist insbesondere charakterisiert als die Entnahmestelle, an der ein weitestgehend konstanter Volumenstrom Warmwasser aus dem Durchlauferhitzer entnommen wird. Es wird vorgeschlagen, Betriebsparameter des Durchlauferhitzers beim Erkennen einer Änderung einer Öffnungsposition einer weiteren Entnahmestelle derart anzupassen, das vom Nutzer der ersten Entnahmestelle möglichst keine oder nur eine geringe Änderung von Auslauftemperatur und Durchflussmenge wahrnehmbar sind.
Hierzu kann gemäß Schritt a) das Erkennen einer Entnahme von Wasser an einem ersten Warmwasserauslauf erfolgen. Insbesondere kann eine Durchflussmenge der Entnahme an einem ersten Warmwasserauslauf des Durchlauferhitzers erkannt und erfasst werden.
Gemäß Schritt b) kann die Änderung der Entnahme an (mindestens) einem weiteren Warmwasserauslauf erkannt werden. Die Änderung kann dabei in einem Öffnen, einem Schließen oder auch in einem Ändern der Öffnungsposition der weiteren Entnahmestelle liegen. Grundsätzlich hat die Änderung der Entnahme eine Änderung des entnommenen Volumenstroms Warmwasser zur Folge, die sich - wie oben erläutert - (unmittelbar) auf die Durchflussmenge des ersten Warmwasserauslaufes auswirken kann bzw. würde. Das Erkennen der Änderung der Entnahme an einem weiteren Warmwasserauslauf kann beispielsweise durch einen Durchflusssensor im Warmwasserauslauf der weiteren Entnahmestelle erfolgen, nämlich durch eine Änderung der Durchflussmenge in einem weiteren Warmwasserauslauf.
Gemäß Schritt c) kann das Anpassen der Leistung des Durchlauferhitzers an die, durch die Entnahme am weiteren Warmwasserauslauf geänderte, Durchflussmenge des ersten Warmwasserauslaufes erfolgen. Mit anderen Worten kann die Leistung des Durchlauferhitzers bei einem Absenken des Volumenstromes Warmwasser im ersten Warmwasserauslauf (bedingt durch eine Änderung (Erhöhung) der Entnahmemenge an einer weiteren Entnahmestelle) erhöht werden. Bei einem Absenken der Entnahmemenge eines weiteren Warmwasserauslaufes kann die Leistung des Durchlauferhitzers gemindert werden, um diese einem höheren Volumenstrom Warmwasser im ersten Warmwasserauslauf anzupassen.
Bei dem Durchlauferhitzer handelt es sich um einen bekannten Durchlauferhitzer, der einen Volumenstrom Wasser, insbesondere Trink- oder Brauchwasser, erwärmen und zur Nutzung beispielsweise in einem Waschbecken, einer Dusche und/ oder Badewanne bereitstellen kann. Zur Erwärmung kann der Durchlauferhitzer einen Heizblock aufweisen, der insbesondere elektrische Energie in Wärmeenergie umwandeln kann. Hierfür kann der Heizblock beispielsweise mindestens eine Heizwendel umfassen, die im oder in unmittelbarer Nähe des zu erwärmenden Volumenstromes Wasser angeordnet sind und widerstandsbasiert elektrische Energie in Wärmeenergie umwandeln kann.
In der Regel erwärmen Durchlauferhitzer den zu erwärmenden Volumenstrom Wasser auf eine vorgebbare Solltemperatur. Diese kann unter Einbeziehung der Temperatur des einströmenden Kaltwassers und Kenntnis der in den Volumenstrom Wasser einzubringenden (elektrischen) Energie gesteuert, oder durch Regelung einer (erfassten) Temperatur eines Warmwasserauslaufes des Durchlauferhitzers erreicht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Solltemperatur des zu erwärmenden Wassers, beispielsweise über eine Einrichtung zur Erfassung einer Solltemperatur, erfasst werden. Die Einrichtung zur Erfassung einer Solltemperatur und/ oder eines Sollvolumenstromes kann es einem Nutzer ermöglichen, seine persönlichen (nutzerspezifischen) Anpassungen vorzunehmen. Gemäß einer einfachen Ausgestaltung kann eine Erfassung von Solltemperatur über eine Einrichtung zur Erfassung bzw. einer Eingabeeinrichtung erfolgen, beispielsweise in einem Badzimmer angeordnet.
Eine Solltemperatur stellt dabei insbesondere eine gewünschte Temperatur des erwärmten Nutzwassers dar. Dabei versteht sich, dass Sollvolumenstrom und Solltemperatur nur in Grenzen auswählbar sind, wobei der maximal vom Durchlauferhitzer lieferbare Wärmestrom eine wesentliche Grenze darstellt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Einrichtung zur Erfassung einer Solltemperatur und/ oder eines Sollvolumenstromes von einem Computerprogramm gestützt sein. Das Computerprogramm kann insbesondere auf einem mobilen Endgerät ausgeführt werden, wobei das mobile Endgerät eine Datenverbindung mit dem Durchlauferhitzer herstellen kann.
Weiterhin vorteilhaft kann die Einrichtung zur Erfassung von Soltemperatur und/ oder Sollvolumenstrom mittels Sprache steuerbar oder ein Sprachassistent sein. In vorteilhafter Weise kann so eine besonders schnelle, einfache und flexible Möglichkeit zur Erfassung und damit Einstellung einer Solltemperatur angegeben werden.
Weiterhin vorteilhaft kann die Einrichtung zur Erfassung von Soltemperatur und/ oder Sollvolumenstrom eine Datenbank umfassen, die einem Nutzer dessen bevorzugte Soltemperatur und/ oder bevorzugten Sollvolumenstrom gegebenenfalls für verschiedene Nutzungsarten (Baden, Duschen etc.) zuordnet. Somit wäre komfortabel eine Erfassung durch (Sprach)Erkennung eines Namens und gegebenenfalls einer Nutzungsart möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Anpassen der Leistung des Durchlauferhitzers gemäß Schritt c) erfolgen, indem die Leistung des Durchlauferhitzers dahingehend angepasst wird, dass der am ersten Warmwasserauslauf austretende Wärmestrom weitestgehend konstant bleibt. Als Wärmestrom wird der durch das Warmwasser übertragene Wärmestrom bezeichnet, der durch folgenden Zusammenhang gegeben sein kann: $\dot{Q} = \dot{m} \times c_{p} \times Δ t$
Dabei bezeichnet:

Q̇: den Wärmestrom
ṁ: den Volumenstrom
cp: die spezifische Wärmekapazität von Wasser
Δt: die Temperaturdifferenz

Eine Anpassung der Leistung des Durchlauferhitzers gemäß Schritt c) kann somit erfolgen, indem die Solltemperatur des Durchlauferhitzers derart geändert/ angepasst wird, dass bei einer Veränderung des Volumenstromes der ersten Entnahmestelle von ṁ_alt auf ṁ_neu (bedingt durch eine Änderung der Öffnungsposition einer weiteren Entnahmestelle) die Solltemperatur für ṁ_neu angepasst wird, dass die von ṁ_alt und ṁ_neu übertragenen Wärmeströme Q weitestgehend gleich sind.
Diese Ausgestaltung des Verfahrens ermöglicht eine Minderung von Temperaturänderungen eines ersten Warmwasserauslaufes bedingt durch eine Änderung der Öffnungsposition (einer Entnahmestelle) eines weiteren Warmwasserauslaufes. Aufgrund der Unkenntnis des Volumenstromes Kaltwasser, der an der ersten Entnahmestelle zugeführt wird, kann die vorgeschlagenen Konstanthaltung des Wärmestromes Q nur eine näherungsweise Konstanthaltung der Auslauftemperatur an der Entnahmestelle (mit zugeführten Kaltwasserstrom) gewährleisten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann zusätzlich in einem Schritt d) ein Volumenstrom Kaltwasser (aus dem Kaltwasserzulauf des Durchlauferhitzers) zugeführt werden. Der Schritt d) kann dabei insbesondere (teilweise oder im Wesentlichen vollständig) parallel und/oder gleichzeitig mit Schritt c) durchgeführt werden. In vorteilhafter Weise kann durch Zuführung von Kaltwasser in Verbindung mit einer Änderung der Solltemperatur bzw. der Leistung (des Heizblockes) gemäß Schritt c) die Auslauftemperatur und der auslaufende Volumenstrom am ersten Warmwasserauslauf konstant gehalten werden, wodurch eine Änderung einer Öffnungsposition eines weiteren Warmwasserauslaufes des Durchlauferhitzers für den Nutzer des ersten Warmwasserauslaufes nicht mehr wahrnehmbar sein kann. Insbesondere kann hierfür auch eine Auslauftemperatur von mindestens einem, vorteilhaft allen, Warmwasserausläufen des Durchlauferhitzers erfasst werden.
Nach einem weiteren Aspekt wird ein Durchlauferhitzer vorgeschlagen, umfassend einen Kaltwasserzulauf der zu erwärmendes Kaltwasser einem Heizblock zuführt und dieses anschließend auf mindestens zwei Warmwasserausläufe aufteilt, wobei in jedem Warmwasserauslauf ein Durchflusssensor angeordnet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Durchlauferhitzer eine Beimischleitung umfassen, die mindestens einen Warmwasserauslauf mit dem Kaltwasserzulauf verbindet, wobei in der Beimischleitung eine Einrichtung zur Steuerung der Durchflussmenge angeordnet ist. Die Beimischleitung ermöglicht somit ein Beimischen eines Volumenstromes Kaltwasser vom Kaltwasserzulauf des Durchlauferhitzers zu einem aus einem Warmwasserauslauf austretenden Warmwasserstrom. Der Volumenstrom Kaltwasser ist dabei durch die Einrichtung zur Steuerung der Durchflussmenge steuerbar. Die Beimischleitung kann vom Kaltwasserauslauf über mindestens eine Teilung zu jedem Warmwasserauslauf des Durchlauferhitzers führen, wobei die Einrichtung zur Steuerung der Durchflussmenge insbesondere vor der Teilung der Beimischleitung angeordnet sein kann und so den Volumenstrom Kaltwasser für alle Warmwasserausläufe steuern kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Durchlauferhitzer dazu eingerichtet sein, einen Temperatursignal von einer außerhalb des Durchlauferhitzers angeordneten Einrichtung zur Temperaturmessung über eine kabelgebundene oder kabellose Verbindung zu erfassen. Hiermit wird vorteilhaft ermöglicht, Temperatursensoren zur Messung einer Auslauftemperatur auch im Bereich einer Entnahmestelle anzuordnen, und so bis dahin führende Leitungen in die Regelstrecke mit einzubeziehen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Einrichtung zur Steuerung der Durchflussmenge in der Beimischleitung ein Schrittmotorventil sein. Das Schrittmotorventil kann insbesondere über ein elektrisches Signal ansteuerbar und mit einem Regel- und Steuergerät des Durchlauferhitzers elektrisch verbunden sein und so einen es durchströmenden Volumenstrom Wasser steuern.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann in mindestens einem Warmwasserauslauf ein Temperatursensor angeordnet sein, um die Temperatur des den Warmwasserauslauf durchströmenden Wassers zu messen. Insbesondere kann in jedem Warmwasserauslauf ein Temperatursensor angeordnet sein. Die Temperatursensoren können dabei vorteilhaft in Strömungsrichtung gesehen der Einbindung der Beimischleitung in den Warmwasserauslauf nachgeordnet positioniert sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann im Warmwasserauslauf vor der Einbindung der Beimischleitung eine Rückschlagklappe angeordnet sein, die dazu eingerichtet sein kann, eine Strömung nur in Strömungsrichtung des Durchlauferhitzers zuzulassen. In vorteilhafter Weise kann so ein Rückstrom von Kaltwasser aus einer Beimischleitung entgegen der Strömungsrichtung (somit in Richtung des Heizblockes) verhindert werden, insbesondere bei geschlossenen Warmwasserausläufen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der Durchlauferhitzer mindestens einen Regelkreis umfassen, der dazu eingerichtet ist, eine (anhand eines Temperatur- oder Durchflusssensors) erfasste Temperatur und/ oder Volumenstrom eines ersten Warmwasserauslaufes auf eine Solltemperatur und/ oder einen Sollvolumenstrom zu regeln. Die Stellgrößen des Regelkreises können hierbei die Leistung (des Heizblockes) des Durchlauferhitzers und der Volumenstrom des über die Beimischleitung zuzuführenden Kaltwasserstromes (bzw. eine Öffnungsposition der Einrichtung zur Steuerung der Durchflussmenge in der Beimischleitung) sein.
Eine Regelung auf eine Solltemperatur und einen Sollvolumenstrom eines ersten Warmwasserauslaufes kann durch zwei Regelkreis realisiert werden. Ein erster Regelkreis kann auf eine Solltemperatur regeln, wobei die Solltemperatur am ersten Warmwasserauslauf erfasst werden kann und der Solltemperatur vor dem Erkennen einer Änderung der Entnahme an einem weiteren Warmwasserauslauf (Schritt b)) entspricht. Eine Stellgröße der Regelung kann die Leistung des Heizblockes sein. Ein zweiter Regelkreis kann den Sollvolumenstrom regeln, wobei eine Stellgröße der über die Beimischleitung zugefügte Volumenstrom Kaltwasser sind kann. In Zusammenwirkung beider Regelkreise kann am ersten Warmwasserauslauf nach dem Erkennen einer Änderung der Entnahme an einem weiteren Warmwasserauslauf (Schritt b)) ein (angepasster) Volumenstrom Warmwasser bereitgestellt werden, der mit dem Volumenstrom zum Zeitpunkt vor dem Erkennen einer Änderung der Entnahme an einem weiteren Warmwasserauslauf (praktisch) identisch ist. Nach einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm(-produkt) vorgeschlagen, umfassend Befehle, die bewirken, dass ein Durchlauferhitzer, bzw. ein Regel- und Steuergerät eines Durchlauferhitzers ein oben beschriebenes Verfahren ausführt.
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Regel- und Steuergerät für einen Durchlauferhitzer vorgeschlagen, eingerichtet zur Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens. Das Regel- und Steuergerät kann hierzu beispielsweise einen Prozessor aufweisen bzw. über diesen verfügen. In diesem Zusammenhang kann der Prozessor beispielsweise das auf einem Speicher (des Regel- und Steuergeräts) hinterlegte Verfahren ausführen.
Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und Ausgestaltungen können entsprechend auch bei einem hier vorgeschlagenen Durchlauferhitzer, dem Computerprogramm und/ oder dem Regel- und Steuergerät auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
Hier werden somit ein Verfahren zum Betreiben eines Durchlauferhitzers, ein Durchlauferhitzer, ein Computerprogramm und ein Regel- und Steuergerät angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren zum Betreiben eines Durchlauferhitzers, der Durchlauferhitzer, das Computerprogramm und ein Regel- und Steuergerät sowie die Verwendung zumindest dazu bei, eine Temperaturänderung eines ersten Warmwasserauslaufes eines Durchlauferhitzers durch eine Änderung der Öffnungsposition einer Entnahmestelle eines weiteren Warmwasserauslaufes zu vermeiden bzw. einzugrenzen.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

1: einen Ablauf eines hier vorgestellten Verfahrens,
2: einen hier vorgestellten Durchlauferhitzer,
3: einen weiteren hier vorgestellten Durchlauferhitzer.

1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das Verfahren dient der Minderung von Temperaturschwankungen eines ersten Warmwasserauslaufes eines Durchlauferhitzers 1 bedingt durch eine Änderung einer Öffnungsposition einer Entnahmestelle eines weiteren Warmwasserauslaufes. Die mit den Blöcken 110,120,130 und 140 dargestellte Reihenfolge der Schritte a), b), c) und d) kann sich bei einem regulären Verfahrensablauf einstellen. Insbesondere können jedoch die Schritte c) und d) parallel bzw. zeitgleich durchgeführt werden.
In Block 110 erfolgt gemäß Schritt a) erfolgt ein Erkennen einer Entnahme an einem ersten Warmwasserauslauf 5. Dabei versteht sich, dass dies eine konkrete Nutzungssituation darstellt, in der am ersten Warmwasserauslauf 5 in einem weitestgehend stationären Zustand Warmwasser entnommen wird und ein einem weiteren Warmwasserauslauf 6 eine Änderung der Entnahme (Änderung des entnommenen Volumenstromes) auftritt. Gemäß einer anderen Nutzungssituation könnte dies umgekehrt erfolgen bzw. die Zuordnung von erstem und weiteren Warmwasserauslauf umgekehrt sein.
In Block 120 erfolgt gemäß Schritt b) ein Erkennen einer Änderung der Entnahme an einem weiteren Warmwasserauslauf 6. Die Änderung der Entnahme an dem weiteren Warmwasserauslauf 6 kann beispielsweise in einem Öffnen, Schließen der Entnahmestelle oder einem erhöhen bzw. mindern des entnommenen Volumenstromes Warmwasser bestehen.
In Block 130 erfolgt gemäß Schritt c) ein Anpassen der Leistung des Durchlauferhitzers 1 an die, durch die Entnahme am weiteren Warmwasserauslauf 6 geänderte, Durchflussmenge des ersten Warmwasserauslaufes 5. Das Anpassen der Leistung des Durchlauferhitzers 1 kann insbesondere durch eine Änderung der Leistung eines Heizblocks 2 des Durchlauferhitzers 1 erfolgen.
In Block 140 erfolgt gemäß einem optionalen Schrittes d) ein Zuführen eines Volumenstromes Kaltwasser aus einem Kaltwasserzulauf 3 des Durchlauferhitzers 1 zu dem ersten Warmwasserauslauf 5 (und damit auch zu dem weiteren Warmwasserauslauf 6).
2 zeigt beispielhaft und schematisch einen hier vorgestellten Durchlauferhitzer 1, aufweisend einen Heizblock 2, dem Kaltwasser aus einem Kaltwasserzulauf 3 zugeführt werden kann. In einer Strömungsrichtung 14 gesehen, kann sich der vom Heizblock 2 erwärmte Volumenstrom Wasser auf einen ersten Warmwasserauslauf 5 und einen weiteren Warmwasserauslauf 6 aufteilen. Der ersten Warmwasserauslauf 5 kann einen Durchflusssensor 9 und der weitere Warmwasserauslauf 5 einen Durchflusssensor 10 zum Erfassen eines jeweiligen Volumenstromes umfassen. In diesem Zusammenhang wird angemerkt, dass die Durchflusssensoren 9, 10 auch einen Massestrom erfassen könnten. Des Weiteren kann am ersten Warmwasserauslauf 5 eine erste Entnahmestelle 7 und am zweiten Warmwasserauslauf 6 eine weitere Entnahmestelle 8 angebunden sein, beispielsweise wie dargestellt ein Auslauf einer Dusche. In Strömungsrichtung 14, dem Heizblock 2 nachgeordnet, kann ein Temperatursensor 4 angeordnet sein. Der Durchlauferhitzer 1 kann ein Regel- und Steuergerät 16 umfassen, dass mit dem Temperatursensor 4, dem Heizblock 2, und den Durchflusssensoren 9,10 elektrisch verbunden sein kann.
Nach dem Öffnen einer ersten Entnahmestelle 7 kann der Heizblock 2 das Wasser auf eine Solltemperatur erwärmen. Die Solltemperatur kann dabei im Vorfeld am Durchlauferhitzer 1 eingestellt sein oder über eine Erfassungseinrichtung erfasst worden sein. Das Erwärmen auf Solltemperatur kann durch Regelung einer am Temperatursensor 4 erfassten Temperatur erfolgen. Alternativ kann die Solltemperatur auch mittels einer Steuerung der elektrischen Leistung des Heizblockes 2 unter Einbeziehung der Temperatur des vom Kaltwasserauslaufs 3 zugeführten, zu erwärmenden, Wassers erreicht werden. Hierfür könnte der Temperatursensor 4 in den Kaltwasserzulauf 3 umgeordnet werden.
Nach dem Stand der Technik führt nun ein Ändern der Öffnungsposition der weiteren Entnahmestelle 8 zu einer Änderung der Aufteilung des aus dem Heizblock 2 strömenden Warmwassers auf ersten und weiteren Warmwasserauslauf 5,6. Dadurch kann sich der Volumenstrom Warmwasser des ersten Warmwasserauslaufes 5 (und damit auch der ersten Entnahmestelle 7) gleichfalls ändern. Beispielsweise wird eine Erhöhung des Volumenstromes der ersten Entnahmestelle 7 einer Minderung des Volumenstromes der weiteren Entnahmestelle 8 bewirken. Durch einen (gleichbleibenden, stationären) vom Nutzer an der ersten Entnahmestelle 7 eingestellten Kaltwasserstrom kann die Änderung des Volumenstromes Warmwasser im ersten Warmwasserauslauf 5 zu einer (schlagartigen) Änderung der Auslauftemperatur an der ersten Entnahmestelle 7 führen, insbesondere wenn die Änderung des Volumenstromes (durch die Änderung der Entnahme gemäß Schritt c) besonders groß ist bei einem Öffnen oder Schließen der weiteren Entnahmestelle 8. Dabei kann der am ersten Warmwasserauslauf 5 austretende Warmwasserstrom vor der Änderung der Entnahme gemäß Schritt b) als V̇_alt und nach der Änderung der Entnahme als V̇_neu bezeichnet werden.
Bei der Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens kann die Solltemperatur Tsoll des Heizblockes 2 auf eine neue (dem neuen Volumenstrom V̇_neu entsprechende) Solltemperatur Tsoll_neu geregelt oder gesteuert werden. Durch Erwärmung des Wassers auf die neue Solltemperatur Tsoll_neu kann einer Änderung des Volumenstromes des ersten Warmwasserauslaufes 5 entgegengewirkt werden. So kann einer Absenkung des Volumenstromes Warmwasser des ersten Warmwasserauslaufes 5 (erfasst durch den Durchflusssensor 9) von einem vorherigen (alten) Volumenstrom V̇_alt auf einen neuen Volumenstrom V̇_neu durch eine Erhöhung der Solltemperatur Tsoll_neu gegenüber der vorherigen Solltemperatur Tsoll entgegengewirkt werden. Eine Bestimmung der neuen Solltemperatur Tsoll_neu kann dabei beispielsweise unter der Maßgabe erfolgen, dass der vom alten Volumenstrom V̇_alt und vom neuen Volumenstrom V̇_neuübertragene Wärmestrom gleich sein soll. Die neue Solltemperatur kann dann wie folgt ermittelt werden: $T s o l l_{n e u} = T_{s o l l} \times \frac{{\dot{V}}_{a l t}}{{\dot{V}}_{n e u}}$
Der Durchlauferhitzer 1 kann somit bei der Durchführung des Schrittes c) die Leistung des Heizblockes 2 derart steuern oder regeln, dass das durchströmende Wasser auf die neue Solltemperatur Tsoll_neu erwärmt wird.
2 zeigt beispielhaft und schematisch eine andere Ausgestaltung des Durchlauferhitzers 1. Der Aufbau ist analog zu dem in 1 dargestellten Durchlauferhitzer 1, zusätzlich können jedoch im ersten Warmwasserauslauf 5 ein Temperatursensor 11 und im weiteren Warmwasserauslauf 6 ein Temperatursensor 4 vorgesehen sein. Zudem können beide Warmwasserausläufe 5,6 über eine Beimischleitung 15, in der eine Einrichtung zur Steuerung der Durchflussmenge 13 angeordnet sein kann, mit dem Kaltwasserzulauf 3 verbunden sein. In Strömungsrichtung 14 gesehen kann die Einrichtung zur Steuerung der Durchflussmenge 13 vor einer Verzweigung 17 angeordnet sein, so dass die Durchflussmenge in der Beimischleitung 15 für alle Warmwasserausläufe 5, 6 gesteuert werden kann. In Strömungsrichtung 14 gesehen können in beiden Warmwasserausläufen 5,6 vor der Einbindung der Beimischleitung 15 Rückschlagklappen 12 vorgesehen sein. Das Regel- und Steuergerät 16 kann in dieser Ausgestaltung mit den Durchflusssensoren 9,10, der Einrichtung zur Steuerung der Durchflussmenge 13, den Temperatursensoren 4, 11,18 und dem Heizblock 2 elektrisch verbunden sein.
Mittels der in 2 dargestellten Ausgestaltung kann eine weitestgehende Konstanthaltung von Auslauftemperatur und Volumenstrom am ersten Warmwasserauslauf geregelt werden.
Bezugszeichenliste

1: Durchlauferhitzer
2: Heizblock
3: Kaltwasserzulauf
4: Temperatursensor
5: erster Warmwasserauslauf
6: weiterer Warmwasserauslauf
7: erste Entnahmestelle
8: weitere Entnahmestelle
9: Durchflusssensor
10: Durchflusssensor
11: Temperatursensor
12: Rückschlagklappe
13: Einrichtung zur Steuerung der Durchflussmenge
14: Strömungsrichtung
15: Beimischleitung
16: Regel- und Steuergerät
17: Verzweigung
18: Temperatursensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 100465543 C [0005]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Durchlauferhitzers (1), aufweisend einen Heizblock (2) zum Erwärmen eines Volumenstromes Kaltwasser und mindestens zwei Warmwasserausläufe (5, 6), wobei in jedem der Warmwasserausläufe (5, 6) ein Durchflusssensor (9,10) angeordnet ist, umfassend zumindest die folgenden Schritte: a) Erkennen einer Entnahme an einem ersten Warmwasserauslauf (5), b) Erkennen einer Änderung der Entnahme an einem weiteren Warmwasserauslauf (6), c) Anpassen der Leistung des Durchlauferhitzers (1) an die, durch die Entnahme am weiteren Warmwasserauslauf (6) geänderte, Durchflussmenge des ersten Warmwasserauslaufes (5).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt c) die Leistung des Durchlauferhitzers (1) dahingehend angepasst wird, dass die Auslauftemperatur des ersten Warmwasserauslaufes (5) möglichst konstant gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Durchlauferhitzer (1) die Auslauftemperatur eines Warmwasserauslaufes (5,6) auf eine Solltemperatur mittels einer erfassten Temperatur des Kaltwassers im Kaltwasserzulauf (3) anpasst oder mittels einer erfassten Temperatur des aus dem aus dem Heizblock (2) austretenden Warmwassers anpasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Solltemperatur über eine Eingabeeinrichtung erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Anpassen der Leistung des Durchlauferhitzers (1) gemäß Schritt c) erfolgt, indem die Leistung des Durchlauferhitzers (1) dahingehend angepasst wird, dass der am ersten Warmwasserauslauf (5) austretende Wärmestrom weitestgehend konstant bleibt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in einem Schritt d) dem ersten Warmwasserauslauf (5) ein Volumenstrom Kaltwasser aus einem Kaltwasserzulauf (3) des Durchlauferhitzers (1) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei durch eine Anpassung der Leistung gemäß Schritt c) und einem Zuführen eines Volumenstromes Kaltwasser gemäß Schritt d) der Volumenstrom und die Temperatur des aus dem ersten Warmwasserauslauf (5) austretenden Volumenstromes Warmwasser weitestgehend konstant gehalten wird.
Durchlauferhitzer (1) zur Durchführung eines Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend einen Kaltwasserzulauf (3), der zu erwärmendes Kaltwasser einem Heizblock (2) zuführt, dieses erwärmte Kaltwasser auf mindestens zwei Warmwasserausläufe (5,6) aufteilt und wobei in jedem Warmwasserauslauf (5,6) ein Durchflusssensor (9,10) angeordnet ist.
Durchlauferhitzer (1) nach Anspruch 8, wobei mindestens ein Warmwasserauslauf (5,6) mit einer Beimischleitung (15) mit dem Kaltwasserzulauf (3) verbunden ist, wobei in der Beimischleitung (15) eine Einrichtung zur Steuerung der Durchflussmenge (13) angeordnet ist.
Durchlauferhitzer (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die Einrichtung zur Steuerung der Durchflussmenge (13) ein elektrisch ansteuerbares Schrittmotorventil ist.
Durchlauferhitzer (1) nach Anspruch 9 oder 10, wobei in dem mindestens einen Warmwasserauslauf (5,6), der mit einer Beimischleitung (15) verbunden ist, in Strömungsrichtung (14) gesehen, vor der Beimischleitung (15) eine Rückschlagklappe (12) angeordnet ist.
Durchlauferhitzer (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Durchlauferhitzer (1) einen Regelkreis aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, die Auslauftemperatur und/ oder den Auslaufvolumenstrom von mindestens einem Warmwasserauslauf (5,6) des Durchlauferhitzers (1) auf eine Solltemperatur und/ oder einen Sollvolumenstrom zu regeln.
Durchlauferhitzer (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, welcher dazu eingerichtet ist, ein Temperatursignal von einer außerhalb des Durchlauferhitzers (1) angeordneten Einrichtung zur Temperaturmessung über eine kabelgebundene oder kabellose Verbindung zu erfassen.
Computerprogramm, umfassend Befehle, die ein Regel- und Steuergerät (16) eines Durchlauferhitzers (1) dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
Regel- und Steuergerät (16) eines Durchlauferhitzers (1), eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.