DE9302159U1 - Wassertemperatur-Regelsystem - Google Patents

Description

Wassertemperatur-Regelsystem

Die Neuerung betrifft ein Wassertemperatur-Regelsystem gemäß gattungsbildendem Teil des ersten Anspruches.

Insbesondere im Sanitärbereich von Wohnräumen wird die Warmwasserversorgung über Heißwassergeräte hergestellt, indem ein Teil des Kaltwassers in das Heißwassergerät geleitet und dort über elektrische Energie erwärmt wird. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, in sogenannten Thermen, die mittels Gas oder Öl beheizbar sind, in einem von der Heizung getrennten Regelkreis Warmwasser aufzubereiten. Das erwärmte Wasser wird bei beiden Systemen über eine Rohrleitung zu den Verbrauchern (Mischer bzw. Wasserhähne) geleitet. Diese Verbraucher besitzen einen weiteren Anschluß, zu welchem kaltes Wasser über eine zweite Rohrleitung geführt wird. Die gewünschte Wassertemperatur wird an den Verbrauchern durch entsprechendes Einstellen des Mischungsverhältnisses vom Warmwasseranteil relativ zum Kaltwasseranteil herbeigeführt. Für den Fall, daß ein erhöhter Wasserdurchfluß bei konstanter Wassertemperatur gewünscht wird, müssen demzufolge sowohl der Warmwasser- als auch der Kaltwasserdurchfluß gleichermaßen erhöht werden.

Die DE-C 3923566 betrifft eine elektronisch gesteuerte Mischvorrichtung, die Leitungen für kaltes bzw. warmes Wasser sowie eine Mischarmatur enthält, an welche eine Leitung für Mischwasser angeschlossen ist. Mit einer Elektronikeinheit kann über ein Stellglied das Mischungsverhältnis für das Mischwasser eingestellt bzw. unter Berücksichtigung eines Sollwertes geregelt werden. Nachteilig bei dieser Mischvorrichtung ist festzustellen, daß hier neben den zwei notwendigen Rohrleitungen für die Zuführung von Kalt- und Warmwasser darüberhinaus ein verhältnismäßig hoher Steuerungsaufwand zur Erlangung des gewünschten Mischungsverhältnisses getätigt werden muß.

Der DE-A 3718039 ist eine elektronisch temperaturgeregelte Mischarmatur insbesondere für sanitäre Zwecke, zu entnehmen. Die Mischarmatur ist gekennzeichnet durch die bauliche Vereinigung folgender Module:

einem Ventilmodul, mit einem oder mehreren Ventilen zur Mischung, Absperrung und/oder Verteilung mit einem oder mehreren Temperatursensoren, mindestens aber einem Temperatursensor für das Mischwasser,

einem elektromechanischen Motormodul, mit einem oder mehreren Motoren mit elektrischen Kontakten für eine beim Zusammenbau automatische Kontaktierung mit dem bzw. den Temperatursensoren und mit Einrichtungen für eine beim Zusammenbau automatische Kopplung der elektrischen Antriebe mit dem oder den Ventilen,
einem Steuermodul mit der Elektronik.

Analog zum vorab beschriebenen Stand der Technik muß auch hier ein erhöhter Regelungsaufwand bei Verwendung mehrerer Rohrleitungen zur Zuführung sowohl des kalten als auch des warmen Wassers getätigt werden, um das gewünschte Temperatur-Mischungsverhältnis am Verbraucher realisieren zu können.

Ziel der Neuerung ist es, ein von dem bekannten Mischvorgang von kaltem und warmem Wasser abweichendes Wassertemperatur-Regelsystem zu konzipieren, mittels welchem der Vorgang der Temperatureinstellung vereinfacht und gleichzeitig der Aufwand an Verrohrung reduziert wird, um auf diese Weise neben einer Reduzierung des Energieverbrauches auch die Herstell- und Montagekosten günstiger gestalten zu können.

Dieses Ziel wird neuerungsgemäß dadurch erreicht, daß der jeweilige Verbraucher über eine einzige Rohrleitung mit der Einrichtung verbunden ist, daß mindestens ein Warm- bzw. Heißwassereinstellelement vorgesehen ist, und daß das Einstellelement mit der Einrichtung bzw. deren Temperaturregelsystem über eine Signalführung verbunden ist.

Das Einstellelement beinhaltet bei elektrischer Signalführung vorzugsweise mindestens ein Potentiometer.

Das Einstellelement kann gem. der Neuerung mechanisch (z.B. über einen Seilzug) oder pneumatisch bzw. hydraulisch (z.B. über Druckventile) betätigt werden. Da hier jedoch ein etwas erhöhter Aufwand an Material und Leitungsverlegung getätigt werden muß, erscheint die einfachste und kostengünstigste Weise der Betätigung durch die Verwendung mindestens eines Potentiometers zu sein, das elektrisch bzw. elektronisch mit dem bzw. den Temperatursensoren gekoppelt ist.

Das Einstellelement - gleich welche Ausführung bevorzugt wird - muß nicht zwangsläufig am jeweiligen Verbraucher vorgesehen sein, vielmehr besteht die

Möglichkeit, es an beliebiger Stelle zwischen dem bzw. den Verbrauchern und der Einrichtung zur Bereitung von Warm- bzw. Heißwasser anzuordnen, um den entsprechenden Anwendungsfällen gerecht zu werden.

Vorgeschlagen wird demzufolge ein von dem herkömmlichen Verfahren des Mischens von kaltem und warmem Wasser abweichendes Wassertemperatur-Regelsystem, bei dem am Verbraucher die Höhe des Wasserdurchflusses durch entsprechendes Öffnen des Wasserhahnes erfolgt und die gewünschte Wassertemperatur am Warmwassereinsieiieiement vorgewählt wird. Das Warmwassereinstellelement erfaßt elektronisch über Potentiometer oder andere Sensoren den Wunsch der Wassertemperatur und leitet dieses elektronische Signal in das Heißwassergerät bzw. auf dessen Temperaturregler in Form eines Sollwertes. Der Temperaturregler ist so gestaltet, daß er stufenlos die Temperatur einstellt bzw. regelt, welche am Warmwassereinstellelement vorgewählt wurde. Bei Erhöhung der Durchflußmenge wird diese einmal eingestellte Temperatur automatisch über den Temperaturregler konstant gehalten, so daß kein manuelles Nachregeln durch Einstellungen am Warmwassereinstellelement notwendig wird. Durch diese Maßnahme können die Energiekosten z.T. beträchtlich gesenkt werden, zumal die gewünschte Wassertemperatur schneller als bisher eingestellt ist und demzufolge weniger nur angewärmtes Wasser vergeudet wird.

Die Vorteile der Neuerung gegenüber dem Stand der Technik sind im wesentlichen darin begründet, daß die Herstellkosten durch Wegfall einer Rohrleitung minimiert werden können, wobei dieses durch ein elektrisches Kabel als Signalführung ersetzt wird. Die Verlegung bzw. Montage eines Kabels ist deutlich einfacher und niedriger in den Kosten relativ zur Verlegung eines Rohres. Die eingestellte Wassertemperatur wird auch bei Veränderung der Durchflußmenge automatisch konstant gehalten, so daß nicht mehr manuell nachgeregelt werden muß. Der konstruktive Aufbau des Verbrauchers, insbesondere sanitärer Wasserhähne wird, verglichen mit dem dargestellten Stand der Technik, wesentlich vereinfacht, so daß auch hier mit einer nicht unbeträchtlichen Kostensenkung gerechnet werden kann. Größere konstruktive Änderungen am Heißwassergerät (sei es nun ein Durchlauferhitzer oder aber ein in einer Therme vorhandener Regelkreislauf) sind nicht zu erwarten, so daß im wesentlichen die vorhandenen Bauelemente auch weiterhin eingesetzt werden können. Die Temperaturregelung im Heißwassergerät muß lediglich stufenlos ausgeführt werden.

Rohrleitungen wirken - sofern keine Isolierung vorgesehen ist - unter Umständen als Kühlfaktor, insbesondere unmittelbar nach dem Öffnen des Verbrauchers,

beispielweise eines Wasserhahnes, und zwar so lange, bis auch oie Rohrleitung auf Solltemperatur aufgewärmt ist. Um hier ein unkomfortables manuelles Nachregeln der Sollwerttemperatur am Potentiometer oder dgl. Einstellelement zu vermeiden, wird vorgeschlagen, den bzw. die Temperatursensoren zur Sollwerterfassung örtlich am Verbraucher, insbesondere im hier endenden Bereich der Rohrleitung, vorzusehen. Wird das Wasser durch die Rohrleitung abgekühlt, so ermittelt der Sensor die ggf. große Regelabweichung und erwärmt demzufolge das Wasser in der örtlich entfernten Einrichtung zur Bereitung von Warmbzw. Heißwasser stärker, so daß der Fehler ausgeregelt werden kann.

Sind Regelabweichungen vorhanden, so wird über eine Statusanzeige (z.B. eine LED) angezeigt, daß die Temperatur noch weiter automatisch ausgeregelt wird, und deswegen nicht manuell durch Verstellen beispielsweise des Potentiometers geändert werden muß. (Dies hätte zu große oder kleine Temperatur im ausgeregelten Zustand zur Folge.) Der Wert der Regelabweichung, bei welcher die Statusanzeige Meldung macht, kann am Gerät einstellbar vorgesehen werden.

Sollwert und Istwert werden als Zahlenwerte angezeigt, so daß erstens mit dem Verstellen des Potentiometers der damit geänderte Sollwert abgelesen und zweitens aufgrund der Differenz der Zahlenwerte erkannt werden kann, daß die Wassertemperatur sich ändert.

Auf der Länge der Rohrleitung können bei Bedarf in bestimmten Abständen mehrere Temperatursensoren angebracht werden, um über den damit ermittelbaren Temperaturverlauf innerhalb der Länge der Rohrleitung zusätzliche Werte zu bilden, welche mit dem Sollwert dergestalt verknüpft werden, daß die Regelgüte insgesamt und das Überschwingverhalten insbesondere optimiert wird.

Sind mehrere Verbraucher, welche mit nur einer Rohrleitung an einem Heizgerät angeschlossen sind, gleichzeitig geöffnet, so muß bezüglich der einzustellenden Temperatur ein Kompromiß getroffen werden.

Vorgeschlagen wird die Einstellung des höchsten sowie des niedrigsten vorgewählten Temperaturwertes und die Mittelung dieser beiden Werte, wobei sämtliche Werte an der Einrichtung zur Bereitung von Warm- bzw. Heißwasser einstellbar sind. In diesem Fall sollten Verbraucher, die z.B. im Bereich von Duschen, Badewannen oder dgl. vorgesehen sind, eine höhere Priorität haben, als Verbraucher, die z.B. im Bereich von Waschbecken oder dgl. angeordnet sind.

Die Neuerung ist insbesondere anwendbar bei Gebäude-Neubauten bzw. bei Renovierungen von Altbauten. In gleicher Weise kann die Neuerung in Schwimmbädern, Saunaanlagen oder dgl. eingesetzt werden, insbesondere dann, wenn mehrere Verbraucher vorhanden sind, die alle entweder mit konstanter Temperatur betrieben werden sollen, so daß lediglich ein Warmwassereinstellelement notwendig ist oder aber die Wassertemperatur bei unterschiedlicher Regelung durch Einsatz mehrerer Wassertemperatur-Einstellelemente geregelt werden kann.

Die Neuerung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 Prinzipskizze des Neuerungsgemäßen Wassertemperatur-Regelsystems

Fig. 2 Blockschaltbild gem. Fig. 1

Das neuerungsgemäße in der Prinzipskizze dargestellte Wassertemperatur-Regelsystem beinhaltet im wesentlichen folgende Bauteile:

eine in diesem Beispiel als elektrisch betriebener Durchlauferhitzer 1 ausgebildete Einrichtung zur Erzeugung von warmem bzw. heißem Wasser mit einer Temperaturregeleinrichtung 2, einer Kaltwasserzuführleitung 3, zwei Verbrauchern 4 und 5 in Form von sanitären Wasserhähnen, einer einzelnen Rohrleitung 6 zwischen dem Durchlauferhitzer 1 und den Verbrauchern 4 und 5, jeweils einem Warmwassereinstellelement 7 und 8, das in diesem Beispiel im Bereich eines jeden Verbrauchers 4 und 5 vorgesehen ist sowie jeweils einer elektrischen Leitung 9 und 10 als Signalführung zwischen den Warmwassereinstellelementen 7 und 8 sowie der Temperaturregeleinrichtung 2 des Durchlauferhitzers 1.

Die Regelung der Wassertemperatur erfolgt in etwa nach folgendem Schema:

An dem jeweiligen Verbraucher 4 bzw. 5 wird das zugehörige Ventil 11 bzw. 12 geöffnet und es strömt kaltes Wasser durch die gemeinsame Rohrleitung 6 bzw. deren Stichleitungen 6a/6b entsprechend des eingestellten Öffnungsquerschnittes aus dem Verbraucher 4 bzw. 5. Um die gewünschte Wassertemperatur zu erreichen, wird das jeweilige Warmwassereinstellelement 7 bzw. 8 verstellt und

der zugehörige elektrische bzw. elektronische Sollwert über die Signalführung 9 bzw. 10 auf die Temperaturregeleinrichtung 2 geleitet, bis sich das Wasser im Durchlauferhitzer 1 soweit erwärmt hat, daß die gewünschte Temperatur erreicht ist. Das jeweilige Warmwassereinstellelement 7 bzw. 8 beinhaltet ein Potentiometer 13 bzw. 14, mittels welchem die gewünschte Wassertemperatur (Sollwert) eingestellt werden kann. Die Temperaturmessung (Istwert) erfolgt in diesem Beispiel mittels eines Temperatursensors 15, der im Rohrleitungsbereich

16 der Kaltwasserzuführung 3 angeordnet ist. Über eine Regelelektronik kann dann der Soll- auf den Istwert abgeglichen werden (nicht dargestellt), die vorzugsweise im Bereich der Temperaturregeleinrichtung 2 vorgesehen sein sollte.

Fig.2 zeigt ein Blockschaltbild gem. Fig. 1, wobei hier, der besseren Übersicht wegen, lediglich ein Verbraucher 4 dargestellt ist. Ferner erkennbar sind das ein Potentiometer 13 enthaltende Warm- bzw. Heißwassereinstellelement 7, der Durchlauferhitzer 1 mit seiner Heizspirale 17, die Kaltwasserzuführleitung 3, die Rohrleitung 6 zwischen Durchlauferhitzer 1 und Verbraucher 4, der Temperatursensor 15, der in diesem Beispiel in der Rohrleitung 6 in der Nähe des Verbrauchers 4 angeordnet ist sowie die elektrische Signalführung 9. Beim Öffnen des Ventiles 11 des Verbrauchers 4 fließt zunächst einmal kaltes Wasser durch die Rohrleitung 6. Durch entsprechende Betätigung des Warm- bzw. Heißwassereinstellelementes 7 wird über das Potentiometer 13 ein Temperatursollwert vorgegeben, der einer Additionsstelle 18 zugeführt wird, an welche auch die Leitung 19 des den Istwert messenden Temperatursensors 15 angeschlossen ist. Das Signal wird bei Bedarf über einen Verstärker 20 geführt und der Temperaturregeleinrichtung 2 des Durchlauferhitzers 1 zur Verfügung gestellt. Die Heizspirale

17 beginnt das zugeführte Kaltwasser zu erwärmen und zwar so lange, bis die Regelabweichung zwischen Sollwert (Potentiometer 13) und Istwert (Temperatursensor 15) im Bereich vertretbarer Toleranzen liegt.

Claims (6)

Ansprüche

1. Wassertemperatur-Regelsystem, bestehend aus mindestens einem Verbraucher (4,5), insbesondere einem mit einem Ventil (11,12) versehenen sanitären Wasserhahn, sowie einer Einrichtung (1) zur Bereitung von warmem bzw. heißem Wasser, an welche mindestens eine Kaltwasserzuführleitung (3) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Verbraucher (4,5) über eine einzige Rohrleitung (6) mit der Einrichtung (1) verbunden ist, daß mindestens ein Warm- bzw. Heißwassereinstellelement (7,8) vorgesehen ist und daß das Einstellelement (7,8) mit der Einrichtung (1) bzw. deren Temperaturregelsystem (2) elektrisch über eine Signalführung (9,10) verbunden ist.

2. Regelsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elektrische bzw. elektronische Signalführung (9,10).

3. Regelsystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Warm- bzw. Heißwassereinstellelement (7,8) mindestens ein Potentiometer (13,14) beinhaltet.

4. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmbzw. Heißwassereinstellelement (7,8) durch ein pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagbares Ventil, insbesondere ein Druckventil, gebildet ist.

5. Regelsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein mechanisch betätigbares Warm- bzw. Heißwassereinstellelement (7,8).

6. Regelsystem nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch mehrere Temperatursensoren im Bereich der Länge der Rohrleitung (6).