DE3805441A1 - Durchlauferhitzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer mit Heizkörpern im Wasserweg und einem Temperaturfühler im Warmwasserablauf.

In der DE-AS 21 54 523 ist ein elektrischer Durchlauferhitzer beschrieben, bei dem die Heizleistung der Heizkörper in Abhängigkeit von der an einem Zapfventil eingestellten Durchflußmenge gesteuert ist. Zusätzlich ist ein Temperaturfühler im Warmwasserauslauf angeordnet. Am Durchlauferhitzer ist eine Solltemperatur einstellbar.

Auch bei dem Durchlauferhitzer nach der DE-OS 33 04 322 wird die Heizleistung in Abhängigkeit von der Durchflußmenge geschaltet.

Ein Durchlauferhitzer, bei dem die Durchflußmenge in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Solltemperatur und der Isttemperatur gesteuert wird, ist in der DE-PS 9 09 990 beschrieben.

In der DE-OS 23 55 988 ist ein elektrischer Durchlauferhitzer mit einer Mischbatterie beschrieben. Mischbatterien sind aufwendig. Es besteht der Wunsch nach Durchlauferhitzern, die bei unterschiedlich einstellbaren Solltemperaturen und unterschiedlichen Wasserverhältnissen die Solltemperatur des Auslaufwassers gleichmäßig gewährleisten, ohne daß noch eine Mischbatterie nötig ist.

In der DE-AS 28 47 018 ist ein Durchlauferhitzer beschrieben, der mit einem Turbinenrad zur Erfassung der Wasserströmung arbeitet. Die Heizleistung des Durchlauferhitzers wird hier strömungsabhängig gesteuert.

In der DE-OS 21 55 515 ist ein Durchlauferhitzer beschrieben, bei dem ein Stellventil in Abhängigkeit von der Temperatur des zufließenden Kaltwassers gesteuert wird. Ein weiteres Stellventil ist vorgesehen, um Schwankungen des Wassernetzdrucks auszugleichen.

Ein elektrischer Durchlauferhitzer der eingangs genannten Art ist auch in der älteren Patentanmeldung P 36 01 551.2 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Durchlauferhitzer der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der so aufgebaut ist, daß zum Erreichen der Solltemperatur ein ihm zugeordnetes, geöffnetes Zapfventil nicht zurückgestellt werden muß, wenn trotz eingeschalteter Volleistung die Solltemperatur nicht erreicht wird, bei dem eine Durchflußmenge zapfbar ist, die größer ist als die maximale, über die Heizkörper strömende Durchflußmenge, und bei dem die jeweilige Durchflußmenge als Steuergröße erfaßt ist.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ist beispielsweise ein dem Durchlauferhitzer zugeordnetes Zapfventil ganz geöffnet und die volle Leistung des Durchlauferhitzers eingeschaltet, dann hängt die gelieferte Wassermenge von der eingestellten Solltemperatur ab. Bei einer hoch eingestellten Solltemperatur ist das Stellventil weniger geöffnet als bei einer niedriger eingestellten Solltemperatur. Bei einer hoch eingestellten Solltemperatur wird die am Stellventil eingestellte Durchflußmenge kleiner oder höchstens gleich der maximalen, über die Heizkörper strömenden Durchflußmenge sein. Es entsteht nur ein geringer Differenzdruck am Bypassventil, welches also geschlossen bleibt.

Bei einer niedrig eingestellten Solltemperatur wird das Stellventil für eine größere Durchlaufmenge als die maximale, über die Heizkörper strömende Durchlaufmenge öffnen. Es entsteht dann ein Differenzdruck am Bypassventil, verursacht durch den hohen Druckabfall im Heizsystem, der entsprechend seiner Größe das Bypassventil öffnet. Zum Erreichen der Solltemperatur wird dem vom Heizkörper erhitzten Wasser Kaltwasser zugemischt. Die Heizleistung wird nicht reduziert. Es ist also erreicht, daß der Benutzer bei voll geöffnetem Zapfventil immer eine möglichst große Wasserdurchflußmenge erhält. Die installierte Heizleistung wird somit weitestgehend ausgenutzt.

Die Auslauftemperatur ist in allen Fällen gleich der Solltemperatur.

Eine Mischbatterie erübrigt sich. Der Durchlauferhitzer läßt sich auch an solche Zapfarmaturen anschließen, die nur einen kurzen Betätigungsweg haben und somit leicht vollständig geöffnet werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Bypassventil nicht durch eine besondere Steuereinrichtung gesteuert werden muß, sondern indirekt über den durch das Heizsystem entstehenden Differenzdruck.

Schwankt der Wassernetzdruck, dann besteht die Tendenz, daß sich die Isttemperatur des Warmwassers entsprechend ändert. Der Durchlauferhitzer steuert dem zwar entgegen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß starke Änderungen des Wassernetzdrucks zu Schwankungen der Warmwassertemperatur führen können. Um dies zu vermeiden, ist dem Stellventil der Durchflußmesser zugeschaltet, der an die Steuereinrichtung des Durchlauferhitzers angeschlossen ist. Die Steuereinrichtung steuert das Stellventil dann auch in Abhängigkeit vom Kaltwasserdurchfluß so, daß das Stellventil bei für die eingeschaltete Heizleistung zu geringem Durchfluß weiter öffnet und bei für die eingeschaltete Heizleistung zu hohem Durchfluß weiter schließt.

Die maximale, über die Heizkörper strömende Durchflußmenge ist entweder dadurch festgelegt, daß hinter der Abzweigung der Bypassleitung, vor dem Wasserweg der Heizkörper ein Durchflußmengen-Begrenzerventil vorgesehen ist, oder dadurch, daß die über die Heizkörper führende Wasserstrecke aus konstruktiven Gründen selbst eine entsprechende Durchflußmengenbegrenzung erzeugt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen elektrischen Durchlauferhitzer schematisch,

Fig. 2 die Wasserdurchflußmenge in Abhängigkeit vom Fließdruck des Gesamtsystems,

Fig. 3 ein Stellventil mit integriertem Durchflußmesser im Schnitt und

Fig. 4 eine Ansicht des Stellventils.

Bei einem Durchlauferhitzer liegen im Wasserweg (1) elektrische Heizkörper (2), deren Leistung von einer Steuereinrichtung (3) gesteuert wird.

Im Kaltwasserzulauf sind ein Sieb (4), ein Stellventil (5) und ein Heizsystem (6) in Reihe geschaltet.

Zwischen dem Stellventil (5) und dem Heizsystem (6) zweigt eine Bypassleitung (6) ab. In dieser liegt ein Bypassventil (9). Die Bypassleitung (8) mündet an einer Stelle (10) in den Wasserweg (1), die zwischen den Heizkörpern (2) und dem Wasserablauf (11) liegt.

Im Warmwasserablauf (11) ist ein Temperaturfühler (12) vorgesehen. Dem Warmwasserablauf (11) ist ein Zapfventil (13) nachgeschaltet.

Der Temperaturfühler (12) ist an die Steuereinrichtung (3) gelegt. An die Steuereinrichtung (3) ist auch ein Temperatur-Sollwertgeber (14) angeschlossen. Von der Steuereinrichtung (3) ist eine Stellgröße für das Stellventil (5) abgeleitet.

Das Stellventil (5) hat beispielsweise einen Einstellbereich zwischen 2-15 l/min. Durch den Strömungswiderstand des Heizsystems stellt sich die zum Durchlauferhitzer fließende Wassermenge (V 1) auf beispielsweise 10 l/min ein, und zwar durch die Anpassung des Öffnungsdrucks des Bypassventils (9) einerseits und den Differenzdruck des Heizsystems (6) andererseits. Der Durchflußmesser (15) führt hier beispielsweise bei einer Mindestdurchflußmenge von 2 l/min zum Einschalten der Steuereinrichtung (3).

Solange das Stellventil (5) auf eine Durchflußmenge eingestellt ist, die noch keinen so hohen Differenzdruck am Bypassventil (9) erzeugt, bleibt dasselbe geschlossen. Steigt die am Stellventil (5) eingestellte Wasserdurchflußmenge, steigt auch der Differenzdruck. Erreicht dieser etwa 0,5 bar, dann beginnt das Bypassventil (9) zu öffnen (vgl. Fig. 2). Dadurch stellt sich über die Bypassleitung (8) ein zusätzlicher Wasserstrom (V 2) ein, wobei davon ausgegangen ist, daß das Zapfventil (13) ganz geöffnet ist.

Mit zunehmendem Öffnen des Stellventils (5) steigt der Staudruck (p) am Heizsystem (6). Dementsprechend erhöht sich der Differenzdruck am Bypassventil (9) weiter und der Wasserstrom (V 2) verstärkt sich (vgl. Fig. 2).

Ist also das Zapfventil (13) ganz geöffnet und nur eine mittlere Solltemperatur eingestellt, dann wird nicht dementsprechend die Heizleistung der Heizkörper (2) verringert. Es wird vielmehr das Stellventil (5) so weit geöffnet, daß durch Zumischen des Wasserstroms (V 2) am Wasserablauf (11) die gewünschte Temperatur auftritt. Wird die Solltemperatur erhöht, dann schließt sich das Stellventil (5) entsprechend. Dementsprechend schließt auch das Bypassventil (9).

Ist das Stellventil (5) so weit geschlossen, daß seine Durchflußmenge am Heizsystem (6) einen Staudruck erzeugt, der einen Differenzdruck am Bypassventil (9) entstehen läßt, der kleiner ist als der Öffnungsdruck desselben, dann ist dasselbe geschlossen. Unterhalb einer kleineren Durchflußmenge, beispielsweise 7 l/min, und insbesondere dann, wenn das Zapfventil (13) nur teilweise geöffnet ist, werden von der Steuereinrichtung (3) die Heizkörper (2) einzeln oder in Gruppen so geschaltet, daß ihre Heizleistung die jeweilige Wasserdurchflußmenge auf die Solltemperatur bringt.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist zusätzlich dem Stellventil (5) ein Durchflußmesser (15) vorgeschaltet. Dieser ist an die Steuereinrichtung (3) angeschlossen. Reduziert sich der Wassernetzdruck, dann wird über die Steuereinrichtung (3) das Stellventil (5) weiter geöffnet. Steigt der Wassernetzdruck an, dann wird über die Steuereinrichtung (3) das Stellventil (5) weiter geschlossen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen ein Stellventil (5) mit integriertem Durchflußmesser (15). In einem Gehäuse (16) ist ein Ventilkörper (17) angeordnet. Dieser ist an einer Schubstange (18) befestigt. Auf der Schubstange (18) ist in dem Gehäuse (16) ein Flügelrad (19) drehbar gelagert. Das Gehäuse (16) weist bei dem Flügelrad (19) eine Kaltwasser- Eintrittsöffnung (20) und hinter dem Ventilkörper (17) eine Kaltwasser-Austrittsöffnung (21) auf.

Am Flügelrad (19) ist an einer Stelle seines Bodens ein Permanentmagnet (23) angeordnet. Diesem ist ein Hall- Element (24) zugeordnet. Anstelle des Permanentmagneten (23) und des Hall-Elements (24) kann auch eine andere Einrichtung zur berührungslosen Erfassung der Drehzahl des Flügelrades (19) vorgesehen sein.

Außen an der Schubstange (18) sitzt ein Zahnrad (25), das über ein Zwischenrad (26) und ein Getriebe (27) von einem Motor (28) antreibbar ist. Der Motor (28) ist von der Steuereinrichtung (3) gesteuert. Das Hall-Element (24) ist an die Steuereinrichtung (3) angeschlossen.

Das Zahnrad (25) weist ein Innengewinde (29) auf, das auf einem Gewindezapfen (30) sitzt. Durch den Gewindezapfen (30) ist die Schubstange (18) hindurchgeführt.

Wird das Zahnrad (25) gedreht, dann wandert es in Längsrichtung. Dabei verschiebt sich die Schubstange (18) entsprechend, so daß der Ventilkörper (17) den Kaltwasserdurchfluß mehr oder weniger freigibt. Der Ventilkörper (17) wird in der oben beschriebenen Weise gesteuert. Er wird zusätzlich auch in Abhängigkeit von der Drehzahl des Flügelrades (19) gesteuert. Diese Steuerung erfolgt so, daß bei niedriger Drehzahl, also geringem Wassernetzdruck, insbesondere bei einem plötzlichen Druckabfall, der Ventilkörper (17) weiter geöffnet wird. Dadurch ist erreicht, daß der Durchlauferhitzer schnell auf ein Absinken des Wassernetzdrucks reagiert, so daß ein Absinken des Wassernetzdrucks keine unerwünschte Erhöhung der Warmwassertemperatur zur Folge hat. Umgekehrt wird bei hohem Wassernetzdruck, also hoher Drehzahl des Flügelrades (19), der Ventilkörper (17) weiter geschlossen.

Claims (5)

1. Durchlauferhitzer mit Heizkörpern im Wasserweg und einem Temperaturfühler im Wasserablauf, dadurch gekennzeichnet, daß im Kaltwasserzulauf ein Stellventil (5) vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einer Solltemperatur und der Isttemperatur die Wasserdurchflußmenge steuert, daß hinter dem Stellventil (5), vor den Heizkörpern (2) eine Bypassleitung (8) abzweigt, die hinter den Heizkörpern (2) und vor dem Temperaturfühler (12) in den Wasserweg (1) mündet, und in der ein differenzdruckgesteuertes Bypassventil (9) liegt, daß dem Stellventil (5) ein Durchflußmesser (15) zugeschaltet ist, der an die Steuereinrichtung (3) des Durchlauferhitzers angeschlossen ist, und daß die Steuereinrichtung (3) das Stellventil (5) auch in Abhängigkeit vom Kaltwasserdurchfluß so steuert, daß das Stellventil (5) bei eingeschalteter Nennleistung und zu hohem Volumenstrom schließt (Nenntemperatur wird nicht erreicht), und daß das Stellventil (5) bei einem Volumenstrom, bei dem nur ein Teil der Nennleistung einschaltet, voll öffnet.

2. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypassventil (9) von demjenigen Differenzdruck gesteuert wird, der sich aufgrund der Strömungsverluste und damit des Staudruckes innerhalb des Heizsystems (6) ergibt.

3. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Mindestdurchflußmenge am Durchflußmesser (15) die Steuereinrichtung (3) die Heizkörper (2) einschaltet.

4. Durchlauferhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußmesser (15) ein Flügelrad (19) aufweist, dessen Drehzahl berührungslos erfaßt wird, und daß das Flügelrad (19) in dem Gehäuse (16) des Ventilkörpers (17) des Stellventils (5) untergebracht ist.

5. Durchlauferhitzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (17) an einer Schubstange (18) angeordnet und das Flügelrad (19) auf der Schubstange (18) gelagert ist.