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Elektrischer Durchlauferhitzer Die Erfindung bezieht sich auf einen
elektrischen Durchlauferhitzer mit unterteilter Heizleistung sowie einem Thermostaten
und Wasserdruckschalter zur Steuerung der Wärmezufuhr.
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Elektrische Durchlauferhitzer werden in ständig steigendem Maße, vorzugsweise
im Haushalt, benutzt, um Küche und Bad mit Heißwasser zu jeder Zeit beliebig lange
versorgen zu können.
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In der Küche liegen die Verhältnisse so, daß dort Heißwasser zwar
sehr häufig, aber meist nur in kleinen Mengen benötigt wird, die bei geringen Durchlaufgeschwindigkeiten
entnommen werden und im folgenden daher zweckmäßigerweise durch den Ausdruck »Langsambedarf«
gekennzeichnet werden. Für diesen speziellen Langsambedarf ist eine Heizleistung
von etwa 9 kW ausreichend.
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Im Bad hingegen wird zwar weniger oft gezapft, aber es werden dann
jeweils große Heißwassermengen in kurzer Zeit benötigt, d. h., es werden große Durchlaufgeschwindigkeitengefordert.
Diese zweckmäßigerweise durch den Ausdruck »Schnellbedarf« zu kennzeichnenden Heißwassermengen
können jedoch wegen der geforderten .großen Durchlaufgeschwindigkeiten nur mit einer
Heizleistung von etwa 18 bis 21 kW im Durchlauf erzeugt werden.
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Damit nun nicht bei jedem Zapfen die volle Leistung, d. h. 18 bis
21 kW vom Wasserdruckschalter oder dem Thermostaten eingeschaltet wird wegen der
damit verbundenen möglichen Erhöhung der zufällig gleichzeitigen Einschaltung weiterer
Durchlauferhitzer bzw. anderer Elektrogeräte und damit einhergehender möglicher
Überlastung der nicht für den gesamten elektrischen Anschlußwert aller Geräte ausgelegten
Netze, gehen die Bestrebungen der Elektrizitätswerke dahin, daß für den Langsambedarf
eine Grundheizung, z. B. 9 kW, vorgesehen wird, zu welcher nur beim Übergang auf
Schnellbedarf, also in den selteneren Fällen, eine Zusatzheizung, z. B. 9 bis 12
kW, zugeschaltet wird.
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Man hat zu diesem Zweck Handschalter vorgesehen in der Annahme, daß
die Bedienungsperson bei Langsambedarf mit Rücksicht auf eine eventuelle Überlastung
der Netze eine entsprechend kleinere Heizleistung einschaltet.
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Bei dieser Art Durchlauferhitzer mit von Hand unterschiedlich voreinstellbarer
Heizleistung erfolgt die Regelung der Auslauftemperatur mit Hilfe eines Thermostaten,
dem ein Wasserdruckschalter übergeordnet ist. Letzterer hat die Aufgabe, dafür zu
sorgen, daß unmittelbar bei Zapfbeginn bzw. -ende die Wärmezufuhr freigegeben bzw.
abgesperrt wird. Der Wasserdruckschalter ist daher so eingestellt, daß er nur bei
starken statischen und/oder dynamischen Wasserdruckänderungen anspricht, wie sie
bei Zapfbeginn bzw. -ende in der Zu- und Auslaufleitung auftreten. Aus diesem Grunde
wird er auch nur in der Zu- oder Auslaufleitung angeordnet.
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Bei nur thermisch, d. h. von der Wasserwärme gesteuerten Durchlauferhitzern
besteht eine zeitliche Phasenverschiebung zwischen Strom- und Wasserfluß bei Zapfbeginn
und -ende, da das kalte Zulaufwasser bei Zapfbeginn nicht schnell genug den Thermostaten
im stromeinschaltenden Sinne zu beeinflussen vermag bzw. das nach Zapfende im Durchlauferhitzer
noch heiße Wasser erst weiter erwärmt werden muß, um den Thermostaten im stromabschaltenden
Sinne beeinflussen zu können.
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Infolge der sich auf diese Weise verzögernden Abschaltung kann es
passieren, daß die Wassertemperaturen im Durchlauferhitzer hoch ansteigen; insbesondere
auch durch die noch den Heizkörpern nach der Abschaltung innewohnende Wärme.
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Hingegen hatdie verspäteteEinschaltung des Stromes bei Zapfbeginn
den Vorteil, daß bei der Entnahme sehr kleiner Heißwassermengen der Thermostat noch
nicht zum Ansprechen kommt und zu diesem Zeitpunkt dem Netz noch nicht eine große,
wenn auch kurzzeitige Leistung entnommen zu werden braucht.
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Bei einem derartigen Durchlauferhitzer mit Thermostaten und Wasserdruckschalter
kann die Heizleistung wegen des dem Thermostaten übergeordneten Wasserdruckschalters
jedoch nur wirksam werden, wenn Wasser gezapft wird, d. h., der Durchlauferhitzer
kann nicht zugleich als Heißwasserspeicher betrieben
werden, bei
dem bekanntlich die Aufheizung und Bereithaltung vorwiegend in den wasserentnahmelosen
Zeiten erfolgt.
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Da im Gegensatz zum Elektrizitätswerk die Bedienungsperson keinen
Vorteil durch die Abschaltung der Zusatzheizung bei Langsambedarf hat, kann ihr
die Umstellung auf die Grundheizung bei plötzlichem Langsambedarf auch nicht zugemutet
werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu finden,
wie eine zweckmäßige Unterteilung der Heizleistung in alleiniger Abhängigkeit vom
Heißwasserbedarf erfolgen kann.
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Erfindungsgemäß ist der elektrische Durchlauferhitzer mit unterteilter
Heizleistung ,owie einem Thermostaten und im Ein- oder Auslaufrohr angeordneten
Wasserdruckschalter zur Steuerung der Wärmezufuhr so gebaut, daß der Thermostat
die Grundheizung unabhängig vom Wasserdruckschalter steuert und der Wasserdruckschalter
bei größeren Auslaufgeschwindigkeiten eine Zusatzheizung zuschaltet. Es wird dementsprechend
in dem Auslaufrohr eine Durchlauferhitzers mit unterteilter Heizleistung ein an
sich bekannter Wasserdruckschalter angeordnet, der aber erst bei größeren Durchlaufgeschwindigkeiten
im stromeinschaltenden Sinne anspricht, indem er zusätzlich zu einer thermisch gesteuerten
Grundheizung eine von dieser unabhängige Zusatzheizung für die Dauer des Schnellbedarfs
einschaltet.
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Ein so beschaffener Durchlauferhitzer hat nicht nur den Vorteil, daß
nur bei dem weniger oft in Frage kommenden Schnellbedarf die volle Leistung eingeschaltet
wird, sondern auch den, daß der Durchlauferhitzer als Heißwasserspeicher arbeiten,
d. h. heißes Wasser bereithalten kann. Hinzu kommt, daß im Bereithaltungsfall die
Wärmeverluste nur durch Einschalten der thermisch gesteuerten Grundheizung gedeckt
werden können.
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Hat man nun Zapfstellen für Langsambedarf und solche für Schnellbedarf,
so empfiehlt es sich, entsprechend diesen beiden Gruppen getrennte Heißwasserstränge
vorzusehen und den Wasserdruckschalter in den Strang für den Schnellbedarf einzubauen.
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Dadurch wird erreicht, daß die Zusatzheizung nur beim Zapfen an den
Schnellbedarfsstellen eingeschaltet ist.
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Bei dem Wasserdruckschalter kann es sich dabei um einen solchen handeln,
der bereits auf die starken statischen und dynamischen Druckänderungen bei Zapfbeginn
und -ende anspricht. Ein derartiger Wasserdruckschalter schaltet dann allerdings
bei jeder Zapfung unabhängig von der Durchlaufgeschwindigkeit, d. h., er tritt öfter
in Tätigkeit als ein Wasserdruckschalter, der so konstruiert ist, daß er erst bei
Erreichen eines einer bestimmten Durchlaufgeschwindigkeit entsprechenden Druckzustandes
anspricht. Hierbei besteht aber noch die :Möglichkeit, daß an den Langsambedarfsstellen
Heißwasser mit großer Geschwindigkeit bei entsprechendem Öffnungsgrad des Auslaßventils
entnommen werden kann. Dabei wird zwar der Wasserdruckschalter und damit die Zusatzheizung
nicht wirksam, aber das Wasser hat dann auch meistens nicht die gewünschte Temperatur,
auf die es bei den normalerweise für Langsarnbedarf vorgesehenen Zapfstellen mehr
ankommt als auf die Auslaufgeschwindigkeiten.
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Um diese nicht erwünschte Möglichkeit auszuschalten, wird im erfinderischen
Zusammenhang weiterhin vorgeschlagen, in den Heißwasserstrang für den Langsambedarf
eine Drossel einzuordnen, die nur so große Durchlaufgeschwindigkeiten zuläßt, daß
die gewünschte Auslauftemperatur nicht unterschritten werden kann.
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Schließlich wird durch die einzig und allein therinisch geregelte
Grundheizung erreicht, daß unmittelbar nach Beendigung einer längeren vom Elektrizitätswerk
oder sonstwie im Netz erfolgten Stromunterbrechung das in Durchlauferhitzern während
der Stromunterbrechung abgekühlte, gespeicherte Wasser aufgeheizt wird unter Inanspruchnahme
eines der Grundheizung entsprechenden Teiles des Gesamtanschlußwertes aller im Bereich
des betreffenden Elektrizitätswerkes installierten Durchlauferhitzer.
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Hierzu sei erwähnt, daß bei rein thermisch gesteuerten Durchlauferhitzern
beim Wiedereinschalten des Stromes eine dem vollen Anschlußwert der Durchlauferhitzer
entsprechende Leistung dem Netz entnommen wird.
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In der nachfolgenden Beschreibung ist die Erfindung unter Bezugnahme
auf die in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es stellt dar Fig. 1 einen Durchlauferhitzer mit thermisch gesteuerter Grundheizung
und im Auslauf angeordnetem Wasserdruckschalter für die Zusatzheizung, Fig. 2 die
Anordnung des Wasserdruckschalters im abgezweigten Heißwasserstrang für Schnellbedarf.
Der Durchlauferhitzer besteht im einzelnen aus dem Behälter 1 und Flansch 2 mit
Heizkörpersätzen 3 und 4, die durch Leitungen 3a bzw. 4a jeder für sich im Stern
geschaltet sind. In den Zuleitungen 3 b zum Heizkörpersatz 3 liegt die Kontaktvorrichtung
5a eines von der Wasserwärme des Behälters 1 gesteuerten Thermostaten 6, während
in den Zuleitungen 4 b zum Heizkörpersatz 4 die Kontaktvorrichtung 5 b eines Wasserdruckschalters
7, der im Einlaufrohr 8 angeordnet ist und bei Erreichen eines einer bestimmten
Durchflußgeschwindigkeit entsprechenden Druckzustandes anspricht. Der als bekannt
vorausgesetzte Wasserdruckschalter 7 besteht aus zwei durch eine Membran 7 a getrennte
Kammern 7 b und 7c. Die Kammer 7 b ist durch eine Druckübertragungsleitung
7e mit der Wassereinlaufleitung 8 verbunden und leitet den statischen Teildruck
des bei Wasserfluß im Einlaßrohr herrschenden Gesamtdruckes in die Kammer
7b. Eine weitere Druckübertragungsleitung 7 f
führt von der Kammer
7 c zu einer im Rohr angebrachten Venturidüse 7g, in welcher der statische Druckanteil
umgekehrt proportional zu dem dort anwachsenden dynamischen Druckanteil des Gesamtdruckes
abgebaut wird. Je größer nun die Wassergeschwindiigkeit im Einlaufrohr 8 wird, um
so ein größerer Druckunterschied herrscht in den Kammern 7 b und 7c. Der
auf die Membran 7 a wirkende Differenzdruck lenkt diese aus. Die Bewegung
der Membran 7a wird über eine Übertragungsvorrichtung 7h auf die Kontaktvorrichtung
5b übertragen. Der Wasserdruckschalter 7 ist so geschaltet, daß bei zunehmenden
Wassergeschwindigkeiten die Membran 7a im l:oiital:töftncnden Sinne wirkt.
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Vom Auslaufrohr 9 zweigen einzelne Leitungen 9a. 9 b usw. zu den einzelnen
Zapfstellen 10a,10 b usw. ab. Je nachdem, ob das Wasser mit kleineren Geschwindigkeiten
für Langsambedarf oder größeren Geschwindigkeiten für Schnellbedarf entnommen werden
soll, erfolgt die Einschaltung der durch den Heizkörpersatz 3 verkörperten Grundheizung
über den Thermostaten 6 und bei Erreichen einer vorbestimmten Mindestdurchlaufgeschwindigkeit
die zusätzliche Einschaltung der Zusatzheizung, d. h. des Heizkörper-
Satzes
4 mit Hilfe des Wasserdruckschalters 7, der nach Unterschreiten der Mindestdurchlaufgeschwindigkeit
die Zusatzheizung wieder abschaltet.
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Unabhängig davon, ob nur die Grundheizung oder die Grundheizung und
die Zusatzheizung gerade eingeschaltet ist, erfolgt die Konstanthaltung der Terriperatur
durch thermische Regelung der Grundheizung, d. h. nur eines Teiles des Anschlußwertes
über den Thermostaten 6. Da aber der Thermostat 6 vom Wasserdruckschalter 7 unabhängig
ist, übernimmt er auch durch Steuerung der Grundheizung die Temperaturregelung in
der wasserentnahmelosen Zeit.
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In Fig. 2 ist das Auslaufrohr 9 in einen speziellen Heißwasserstrang
11 für mit Zapfstellen 11 a, 11 b für Langsambedarf wie Waschbecken und Spüle
sowie einen speziellen Heißwasserstrang 12 mit Zapfstellen 12a, 12b für Schnellbedarf
wie Badewanne und Dusche unterteilt. Da große Auslaufgesch-,vindigkeiteii nur an
den Zapfstellen 12a, 12b notwendig sind, ist der Wasserdruckschalter 7 für die Zusatzheizung
mit seiner Druckübertragungsleitung 7 f und Venturidüse 7g auch nur in den zu diesen
Zapfstellen führenden Heißwasserstrang 12 eingebaut, damit die volle Leistung nur
dann in Anspruch genommen wird, wenn sie unbedingt notwendig ist.
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Im Heißwasserstrang 11 ist noch eine Drossel 13 vorgesehen,
damit an den Langsambeda.rfsstellen zwecks Aufrechterhaltung der gewünschten Auslauftemperatur
das Heißwasser nur mit der Geschwindigkeit entnommen werden kann, welche noch zu
der gewünschten und mit der Grundheizung erreichbaren minimalen Heißwasser-Auslauftemperatur
führt.