DE3512659A1

DE3512659A1 - Heizung fuer elektrisch betriebene warmwassergeraete

Info

Publication number: DE3512659A1
Application number: DE19853512659
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr. 7250 Leonberg Esper; Thomas Dr.-Ing. 7253 Friolzheim Frey; Peter 7016 Gerlingen Sternad
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: ESPER, FRIEDRICH, DR., 7250 LEONBERG, DE
Priority date: 1985-04-06
Filing date: 1985-04-06
Publication date: 1986-10-09
Also published as: JPS61230982A

Description

Heizung für elektrisch betriebene Warmwassergeräte
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Heizung für elektrisch betriebene Warmwassergeräte nach der Gattung des Hauptanspruchs. Elektrisch beheizte Geräte für die Warmwasserversorgung wie Durchlauferhitzer, Kochendwassergeräte und Warmwasser-Speicher weisen heute im wesentlichen metallische Heizelemente auf, die gegen Korrosion verhältnismäßig empfindlich sind. Außerdem benötigen sie ziem'ich lange Aufheizzeiten und ihr Aufbau ist kompliziert und somit teuer.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Heizung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Heizelemente in hohem Maße korrosionsfest sind, aaß sie eine hohe Heizleistung in das aufzuheizende Wasser zu bringen vermögen und somit nur eine kurze Aufheizzeit benötigen und daß sie in einfacher Weise hergestellt werden können, so daß sie preiswerter sind als die herkömmlichen Heizelemente, Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Heizung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, durch Öffnungen in dem Heizrohr dafür zu sorgen, daß das Wasser auch durch den Innenraum des Rohres strömen kann, so daß diese heiße Innenseite ebenfalls zur Erhitzung des Wassers ausgenutzt wird.
Durch diese Maßnahme wird die Konvektion im Wasserreservoir verstärkt und damit die Aufheizzeit verkürzt.
Die keramischen Heizrohre können dabei sowohl vertikal als auch horizontal eingebaut werden, wobei der vertikale Einbau die Konvektion stärker fördert, während beim horizontalen Einbau der Vorteil darin zu sehen ist, daß sich die Heizelemente an der kältesten Stelle des Wasserreservoirs befinden und somit eine Temperaturschichtung nicht möglich ist.
Zeichnung Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 den prinzipiellen Aufbau der keramischen Heizrohre, Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines Warmwasserspeichers, bei dem das keramische Heizrohr vertikal steht, Figur 3 einen Warmwasserspeicher, bei welchem das Heizrohr horizontal angeordnet ist und Figur 4 schließ'ich eine Ausführungsform eines Warmwasserspeichers, bei welchem eine Temperatursicherung eingebaut ist.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Heizung, und zwar Figur la) im Schnitt und Figur ib) in der Draufsicht.
Die Heizung besteht aus dem keramischen Trägerrohr 1 beispielsweise aus Aluminiumoxid, das in diesem Beispiel als oben geschlossenes Rohr dargesteilt ist. Die Wanddicke des Rohres liegt zwischen 0,5 und 5 mm. Auf der Außenfläche des Rohres 1 ist ein Dikschicht-Heizleiter 2 in Mäanderform aufgebracht, wie dies aus der Figur Ab) ersichtlich ist. Dieser Heizleiter 2 wird vorzugsweise durch Aufdrucken oder Aufspritzen einer Paste aufgebracht, die neben dem Trägermedium als Feststoffe ein Platinmetall oder ein Metall der Wolframgruppe n Pulverform sowie gegebenenfalls bis zu etwa 40 Vol.- eines nicht leitenden Oxids, vor allem Aluminiumoxid, enthält. An der Stelle, an der das keramische Trägerrohr 1 in den Wasserspeicher engebaut wird, befinden sich die beiden Landeplätze 3 und 4, über welche der elektrische Strom dem Heizleiter zugeführt wird. Über dem Heizleiter befindet sich eine Isolierschicht 5, die aus einem Glas oder aus Keramik bestehen kann und Dicken zwischen 5 am und einigen mm aufweisen kann. Die zu wählende Dicke richtet sich im wesentlichen nach den an diese Schicht gestellten Anforderungen. Für Dicken zwischen 5 und 100 am kann man diese Isolierschicht 5 durch Sprühen oder Drucken entsprechender Pasten oder durch Tauchen in dieselben aufbringen, bei Dicken über etwa 100 m bis zu einigen mm kann entweder ein zweites konzentrisches Rohr aus deti genannten Materialien aufgesintert werden oder es können plastisch verformbare Keramikfolien, die auch gleichzeitig als Träger für aufgedruckte Dickschicht-Heizleiter dienen können, aufgelegt und eingesintert werden. Der Widerstand der Heizleiter 2 wird so susgelegt, daß bei Netzbevrieb die geforderte maximale Wassermenge innerhalb von etwa 15 Minuten von Raumtemperatur auf die maximale Solltemperatur, im allgemeinen zwischen 90 und 95 OC, aufgeheizt wird. Um die auf die Heizfläche bezogene Wärmebelastung des Heizelementes klein zu halten, wird der Heizleiter 2 möglichst großflächig auf der Heizfläche verteilt, wie dies in Figur 1b) dargestellt ist.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines Warmwasserspeichers, bei welchem das Heizelement vertikal angeordnet ist. Der Warmwasserspeicher besteht aus dem Wasserbehälter 6, der an seinem Boden einen Zulauf 7 und einen Ablauf 8 aufweist. Außerdem befindet sich in dem Warmwasserspeicher noch ein Überlaufrohr 9, um eine Überfüllung des Wasserbehälters 6 zu verhindern. In dem Wasserbehälter 6 ist je nach Größe des Behälters mindestens ein keramisches Heizelement eingebaut, dessen prinzipieller Aufbau anhand der Figur 1 erläutert wurde. In diesem Fall besteht das keramische Heizelement aus einem einseitig geschlossenen Rohr, dessen offenes Ende 11 sich oben befindet und das in der Nähe der Einbaustelle Öffnungen 12 aufweist. Durch diese Anordnung von offenem Ende 11 und Öffnungen 12 wird erreicht, daß das aufzuheizende Wasser an die ebenfalls heiße Innenseite 13 des Heizelementes 10 gelangt, wodurch zum einen die spezifische Wärmebelastung des Heizelementes 10 verringert, zum anderen aber die Konvektion in dem Wasserbehälter 6 verstärkt und damit die Aufheizzeit verkürzt wird. Eine solche Anordnung der Heizelemente 10 bewirkt außerdem bei einem Absinken des Wasserspiegels unter das Niveau des offenen Endes 11 des Heizelementes 1C, daß das Wasser im Innern des Heizelementes 10 schneller als das übrige Speicherwasser zum Sieden gelangt. Durch die dabei entstehenden Dampfblasen wird ständig Wasser durch das Heizelement gedrückt und damit auch das Heizelement oberhalb des Wasserspiegels bespült. Somit ist ein Überhitzen des Heizelementes 10 nicht möglich.
Figur 3 zeigt einen Warmwasserspeicher, bei welchem das keramische Heizelement horizontal eingebaut ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sich die Heizelemente 10 an der kältesten Stelle des Wasserbehälters 6 befinden und somit eine Temperaturschichtung nicht möglich ist.
In diesem Falle ist das keramische Heizelement 10 als beidseitig geschlossenes Rohr ausgebildet, das an der Unterseite und an der Oberseite Öffnungen 12 aufweist, so daß auch hier die Innenseite 13 des Heizelementes 10 als zusätzliche Heizfläche genützt wird. Bei dieser Art der Anordnung befindet sich der Ablauf 8 oberhalb der Heizelemente 10, so daß eine Überhitzung der Heizelemente 10 ausgeschlossen ist.
In Figur 4 schließlich ist eine Ausführungsform eines Warmwasserspeichers dargestellt, bei der sich im Inneren des Heizelementes 10 ein tenperaturempfindliches Sicherheitselement, beispielsweise in Form einer Schmelzsicherung 14, als Trockengehschutz befindet. In diesem Falle darf das keramische Heizelement 10 natürlich keine Öffnungen aufweisen, da das Wasser sonst unmittelbar mit spannungführenden Teilen in Berührung käme. Der Einbau eines solchen Sicherheitselementes ist auch bei vertikal eingebauten Heizelementen möglich, doch müssen auch diese dann wasserseitig aogeschlossen sein.

Claims

Ansprüche 1. Heizung für elektrisch betriebene Warmwassergeräte, bei denen mindestens ein elektrisch beheiztes Heizelement in das zu erwärmende Wasser taucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung aus mindestens einem keramischen Trägerrohr (1) besteht, das auf seiner äußeren Oberfläche einen Dickschicht-Heizleiter (2) aufweist, der seinerseits mit einer Isolatlonsschicht (5) bedeckt ist.
2. Heizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Trägerrohr (1) aus Aluminiumoxid, Kordierit, Mullit, Porzellan oder einem temperaturschockbeständigen Glas besteht.
3. Heizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter (2) aus einem Platirimetall oder aus einem Metall der Wolframgruppe besteht und gegebenenfalls ein keramisches Material enthält.
4. Heizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (5) aus einem keramischen Material besteht und eine Dicke von 5 Am bis einige mm aufweist.
5. Heizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter (2) in Mäanderform großflächig auf dem keramischen Trägerrohr (1) aufgebracht ist.
6. Heizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem keramischen Trägerrohr (1) Öffnungen (11, 12) angebracht sind, die einen Durchfluß des Wassers durch den Innenraum des Trägerrohres (1) ermöglichen.
7. Heizung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerrohr (1) in dem Wasserbehälter (6) einseitig geschlossen und vertikal angeordnet ist, derart, daß sich das offene Ende (11) oben in dem Wasserbehälter (6) befindet, während im unteren Bereich des Rohres (1) am Umfang Öffnungen (12) vorgesehen sind.
8. Heizung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerrohr (1) in dem Wasserbehälter (6) beidseitig geschlossen und horizontal angeordnet ist und daß das Rohr (1) an der Unterseite und an der Oberseite gegeneinander versetzte Öffnungen (12) aufweist.
9. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen gegen das Wasser abgeschlossenen Innenraum des Trägerrohres (1) und ein im Innenraum angeordnetes temperaturempfindliches Sicherheitselement (14).
10. Heizung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Sicherheitselement (14) eine Schmelzsicherung, ein Temperaturregler oder ein Thermoelement ist.