DE3805441C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer mit Heizkörpern im Wasserweg und einem Temperaturfühler im Warmwasserablauf.The invention relates to a water heater Radiators in the water path and a temperature sensor in the Hot water drain.
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.In DE-AS 21 54 523 is an electrical Water heater described, in which the heating power of Radiator depending on the on a nozzle set flow rate is controlled. In addition is a temperature sensor is arranged in the hot water outlet. At the A set temperature can be set for the instantaneous water heater.
Auch bei dem Durchlauferhitzer nach der DE-OS 33 04 322 wird die Heizleistung in Abhängigkeit von der Durchflußmenge geschaltet.Also with the instantaneous water heater according to DE-OS 33 04 322 the heating output is dependent on the Flow rate switched.
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.A water heater in which the flow rate in Dependence on the difference between the target temperature and the actual temperature is controlled is in the DE-PS 9 09 990 described.
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 DE-OS 23 55 988 is an electrical Instantaneous water heater with a mixer tap described. Mixer taps are expensive. There is a desire for Instantaneous water heaters with differently adjustable Target temperatures and different water conditions the target temperature of the outlet water evenly ensure without the need for a mixer tap.
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.DE-AS 28 47 018 is a water heater described that with a turbine wheel for detecting the Water flow works. The heating power of the Flow heater is controlled here depending on the flow.
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.In DE-OS 21 55 515 is a water heater described, in which a control valve depending on controlled the temperature of the incoming cold water becomes. Another control valve is provided to Compensate for fluctuations in the water network pressure.
Ein elektrischer Durchlauferhitzer der eingangs genannten Art ist auch in der älteren Patentanmeldung P 36 01 551.2 beschrieben.An electric instantaneous water heater of the type mentioned Art is also in the older patent application P 36 01 551.2 described.
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 der möglichst schnell auf Veränderungen des Wassernetzdruckes reagiert.The object of the invention is to provide a water heater to propose the type mentioned at the beginning, which is structured in such a way that in order to reach the target temperature, an associated open nozzle does not have to be reset if the set temperature is not in spite of the full power being switched on is achieved at which a flow rate can be tapped, the is greater than the maximum that flows over the radiators Flow rate, and as quickly as possible Changes in water network pressure responded.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, the above object is characterized by the features of characterizing part of claim 1 solved.
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.Is, for example, one assigned to the instantaneous water heater Nozzle fully open and the full power of the Continuous-flow heater switched on, then the delivered one hangs Amount of water from the set target temperature. At The control valve is a set target temperature less open than a lower one Target temperature. With a set target temperature the flow rate set on the control valve becomes smaller or at most equal to the maximum over the radiators flowing flow rate. There is only one low differential pressure at the bypass valve, which is remains closed.
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.If the target temperature is set low, it will Control valve for a larger flow rate than that maximum flow rate flowing through the radiators to open. A differential pressure then arises on Bypass valve caused by the high pressure drop in the Heating system that, according to its size, the bypass valve opens. To reach the target temperature, the Radiator heated water mixed with cold water. The Heating output is not reduced. So it’s achieved that the user always has a when the nozzle is fully open receives the largest possible water flow. The installed heating capacity is therefore largely exploited.
Die Auslauftemperatur ist in allen Fällen gleich der Solltemperatur.The outlet temperature is the same in all cases Target temperature.
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.A mixer tap is unnecessary. The instantaneous water heater can also be connected to such tap fittings that only have a short actuation path and are therefore easy be fully opened.
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.Another advantage of the invention is that Bypass valve not through a special control device must be controlled, but indirectly via the through the Heating system resulting differential pressure.
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.If the water network pressure fluctuates, there is a tendency that the actual temperature of the hot water changes accordingly. The instantaneous water heater counteracts this. It has it has been shown, however, that major changes in the Water network pressure to fluctuations in the hot water temperature being able to lead. To avoid this, the control valve the flow meter connected to the Control device of the instantaneous water heater is connected. The control device then also controls the control valve Dependence on the cold water flow so that the Control valve at for the heating power switched on low flow opens further and at for the switched on heating power to high flow rate closes.
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.The maximum flow rate flowing through the radiators is either determined by the fact that behind the junction the bypass line, in front of the radiator water path Flow limiter valve is provided, or in that the water section leading over the radiators a corresponding one for constructional reasons Flow rate limit generated.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements of the invention result itself from the subclaims.
In der folgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. In der Zeichnung zeigen:In the following description an embodiment is shown. The drawing shows:
Fig. 1 einen elektrischen Durchlauferhitzer schematisch, Fig. 1 is an electric water heater schematically
Fig. 2 die Wasserdurchflußmenge in Abhängigkeit vom Fließdruck des Gesamtsystems, Fig. 2, the water flow rate depending on the flow pressure of the overall system,
Fig. 3 ein Stellventil mit integriertem Durchflußmesser im Schnitt und Fig. 3 is a control valve with an integrated flow meter in section and
Fig. 4 eine Ansicht des Stellventils. Fig. 4 is a view of the control valve.
Bei einem Durchlauferhitzer liegen im Wasserweg (1) elektrische Heizkörper (2), deren Leistung von einer Steuereinrichtung (3) gesteuert wird. In a water heater, there are electric radiators ( 2 ) in the water path ( 1 ), the output of which is controlled by a control device ( 3 ).
Im Kaltwasserzulauf sind ein Sieb (4), ein Stellventil (5) und ein Heizsystem (6) in Reihe geschaltet.A strainer ( 4 ), a control valve ( 5 ) and a heating system ( 6 ) are connected in series in the cold water inlet.
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.A bypass line ( 6 ) branches off between the control valve ( 5 ) and the heating system ( 6 ). A bypass valve ( 9 ) is located in this. The bypass line ( 8 ) opens into the water path ( 1 ) at a point ( 10 ) which lies between the radiators ( 2 ) and the water outlet ( 11 ).
Im Warmwasserablauf (11) ist ein Temperaturfühler (12) vorgesehen. Dem Warmwasserablauf (11) ist ein Zapfventil (13) nachgeschaltet.A temperature sensor ( 12 ) is provided in the hot water outlet ( 11 ). A tap valve ( 13 ) is connected downstream of the hot water outlet ( 11 ).
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.The temperature sensor ( 12 ) is connected to the control device ( 3 ). A temperature setpoint generator ( 14 ) is also connected to the control device ( 3 ). By the control device (3), a manipulated variable for the control valve (5) is derived.
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).The control valve ( 5 ) has, for example, an adjustment range between 2-15 l / min. Due to the flow resistance of the heating system, the amount of water ( V 1 ) flowing to the instantaneous heater is set to, for example, 10 l / min, specifically by adjusting the opening pressure of the bypass valve ( 9 ) on the one hand and the differential pressure of the heating system ( 6 ) on the other. The flow meter ( 15 ) leads here, for example at a minimum flow rate of 2 l / min, to switching on the control device ( 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.As long as the control valve ( 5 ) is set to a flow rate that does not yet produce such a high differential pressure at the bypass valve ( 9 ), the same remains closed. If the water flow rate set on the control valve ( 5 ) increases, the differential pressure also increases. When this reaches about 0.5 bar, the bypass valve ( 9 ) begins to open (see FIG. 2). This results in an additional water flow ( V 2 ) via the bypass line ( 8 ), it being assumed that the nozzle valve ( 13 ) is fully open.
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).As the control valve ( 5 ) opens, the dynamic pressure ( p ) on the heating system ( 6 ) increases. Accordingly, the differential pressure at the bypass valve ( 9 ) increases further and the water flow ( V 2 ) increases (see 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).If the nozzle ( 13 ) is fully open and only a medium target temperature is set, then the heating output of the radiators ( 2 ) is not reduced accordingly. Rather, the control valve ( 5 ) is opened so far that the desired temperature occurs by mixing in the water flow ( V 2 ) at the water outlet ( 11 ). If the target temperature is increased, the control valve ( 5 ) closes accordingly. The bypass valve ( 9 ) also closes accordingly.
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.If the control valve ( 5 ) is closed so far that its flow rate at the heating system ( 6 ) generates a dynamic pressure which creates a differential pressure at the bypass valve ( 9 ) which is less than the opening pressure of the same, then the same is closed. Below a smaller flow rate, for example 7 l / min, and in particular when the nozzle ( 13 ) is only partially open, the control unit ( 3 ) switches the radiators ( 2 ) individually or in groups so that their heating output corresponds to the respective one Bring water flow rate to the target temperature.
Zusätzlich ist dem Stellventil (5) ein Durchflußmesser (15) vorgeschaltet. Dieser ist an die Steuereinrichtung (3) angeschlossen. Reduziert sich bei eingeschalteter maximaler Heizleistung der Wassernetzdruck (und damit der Volumenstrom), 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.In addition, a flow meter ( 15 ) is connected upstream of the control valve ( 5 ). This is connected to the control device ( 3 ). If the water network pressure (and thus the volume flow) is reduced when the maximum heating output is switched on, the control valve ( 5 ) is opened further via the control device ( 3 ). If the water network pressure rises, the control valve ( 5 ) is closed further via the control device ( 3 ).
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. FIGS. 3 and 4 show a control valve (5) with integral flowmeter (15). A valve body ( 17 ) is arranged in a housing ( 16 ). This is attached to a push rod ( 18 ). An impeller ( 19 ) is rotatably mounted on the push rod ( 18 ) in the housing ( 16 ). The housing ( 16 ) has a cold water inlet opening ( 20 ) in the impeller ( 19 ) and a cold water outlet opening ( 21 ) behind the valve body ( 17 ).
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.A permanent magnet ( 23 ) is arranged on the impeller ( 19 ) at one point on its base. A Hall element ( 24 ) is assigned to this. Instead of the permanent magnet ( 23 ) and the Hall element ( 24 ), another device for contactless detection of the speed of the impeller ( 19 ) can also be provided.
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.On the outside of the push rod ( 18 ) there is a gear ( 25 ) which can be driven by a motor ( 28 ) via an idler gear ( 26 ) and a gear ( 27 ). The motor ( 28 ) is controlled by the control device ( 3 ). The Hall element ( 24 ) is connected to the control device ( 3 ).
Das Zahnrad (25) weist ein Innengewinde (29) auf, das auf einem Gewindezapfen (30) sitzt. Durch den Gewindezapfen (30) ist die Schubstange (18) hindurchgeführt.The gear wheel ( 25 ) has an internal thread ( 29 ) which is seated on a threaded pin ( 30 ). The push rod ( 18 ) is guided through the threaded pin ( 30 ).
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 bei eingeschalteten maximalen Heizleistung 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.If the gear wheel ( 25 ) is rotated, it moves in the longitudinal direction. The push rod ( 18 ) moves accordingly, so that the valve body ( 17 ) more or less releases the cold water flow. The valve body ( 17 ) is controlled in the manner described above. It is also controlled depending on the speed of the impeller ( 19 ). This control is carried out in such a way that the valve body ( 17 ) is opened further at a low speed, that is to say a low water network pressure, in particular when there is a sudden drop in pressure. It is thereby achieved that the instantaneous heater reacts quickly to a drop in the water network pressure when the maximum heating power is switched on, so that a drop in the water network pressure does not result in an undesirable increase in the hot water temperature. Conversely, the valve body ( 17 ) is closed further at a high water network pressure, that is to say a high rotational speed of the impeller ( 19 ).
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