DE9304262U1

DE9304262U1 - Elektrischer Durchlauferhitzer zur Verwendung mit einem Sonnenkollektor

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Filing date: 1993-03-22
Publication date: 1993-06-17
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Description

Gebrauchsmusteranmeldung
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Erika Eckerfeld, Hüttenweg 19, DE-5628 Heiligenhaus-Isenbügel Elektrischer Durchlauferhitzer zur Verwendung mit einem

Sonnenkollektor
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Die Neuerung betrifft einen elektrischen Durchlauferhitzer, der einlaufseitig mit einer zusätzlichen Warmwasserquelle schwankender Leistung, insbesondere einem Solarkollektor, verbunden ist.

Es sind Sonnenkollektoren bekannt, die unter Ausnutzung der Sonnenstrahlung warmes Wasser erzeugen. Die Heizleistung solcher Sonnenkollektoren ist jedoch schwankend. An sonnigen Tagen liefern Sonnenkollektoren Wasser relativ hoher Temperatur. An kalten Tagen mit geringer Sonneneinstrahlung ist dagegen die Temperatur des von den Sonnenkollektoren gelieferten Wassers relativ gering. Die Wassertemperatur erreicht dann häufig nicht den benötigten Wert.

Es ist daher bekannt, einen Sonnenkollektor mit einem elektrischen Durchlauferhitzer zu kombinieren. Wenn das von dem Sonnenkollektor gelieferte Wasser nicht die geforderte Temperatur erreicht, dann kann das Wasser durch den elektrischen Durchlauferhitzer nachgeheizt werden.

Dabei tritt jedoch das Problem auf, daß der einem Sonnenkollektor nachgeschaltete elektrische Durchlauferhitzer einlaufseitig mit Wasser beaufschlagt werden kann, das durch den Sonnenkollektor u.U. schon auf eine hohe Temperatur bis zu 90⁰C aufgeheizt ist. Dann wird der Durchlauferhitzer zwar nicht eingeschaltet, es können aber temperaturempfindliche

Teile des Durchlauferhitzers, z.B. die Membran eines Druckschalters, beschädigt werden.

Es ist daher schon vorgeschlagen worden, dem Durchlauferhitzer eine automatische Mischbatterie vorzuschalten, durch welche dem von dem Sonnenkollektor gelieferten heißen Wasser im Bedarfsfall, d.h. wenn die Temperatur des heißen Wassers einen bestimmten Wert überschreitet, Kaltwasser zugemischt wird. Die Mischbatterie sorgt dann dafür, daß am Eingang des Durchlauferhitzers stets Wasser einer durch die Mischbatterie bestimmten Temperatur zur Verfügung steht, die für den Durchlauferhitzer unschädlich ist. Dieses Wasser wird durch den Durchlauferhitzer dann auf die gewünschte Auslauftemperatur nacherhitzt.

Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß der Durchlauferhitzer bei jedem Zapfvorgang eingeschaltet werden muß, auch dann, wenn die Temperatur des von dem Sonnenkollektor gelieferten Wassers für den jeweiligen Verwendungszweck durchaus ausreichen würde. Das bringt einen unerwünschten Energieverbrauch mit sich. Die Schalter des Durchlauferhitzers werden unnötig oft geschaltet. Die Gefahr einer Verkalkung des Durchlauferhitzers wird erhöht. Der Durchlauferhitzer ist ständig von dem gezapften Wasser durchflossen und stellt einen Strömungswiderstand für das auslaufende Wasser dar.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durchlauferhitzer zur Verwendung in Verbindung mit einem Sonnenkollektor oder einer sonstigen Warmwasserquelle schwankender Auslauftemperatur so auszubilden, daß er nur dann eingeschaltet wird, wenn die Auslauftemperatur des Sonnenkollektors oder der sonstigen Wärmequelle die benötigte Wassertemperatur nicht erreicht. Dabei soll der Durchlauferhitzer gegen unzulässig hohe Einlauftemperaturen geschützt sein.

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Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

- am Einlaß des elektrischen Durchlauferhitzers ein Temperaturfühler angeordnet ist,

- ein den Einlaß und den Auslaß des elektrischen Durchlauferhitzers verbindender Kurzschlußkanal vorgesehen ist und

- eine Ventilanordnung vorgesehen ist, durch welche gezapftes Wasser in einer ersten Schaltstellung durch den Durchlauferhitzer hindurch und in einer zweiten Schaltstellung über den Kurzschlußkanal an dem Durchlauferhitzer vorbeileitbar ist, und

- die Ventilanordnung in Abhängigkeit von dem Signal des Temperaturfühlers automatisch aus der ersten in die zweite Schaltstellung umschaltbar ist, wenn die Temperatur am Einlaß eine vorgegebene Schwellwert-Temperatur überschreitet.

Wenn die Temperatur des Sonnenkollektors od. dergl. für den jeweiligen Zweck (z.B. Küche oder Bad) ausreicht, dann wird das Wasser von dem Sonnenkollektor unmittelbar zur Zapfstelle geleitet. Wenn die Auslauftemperatur des Sonnenkollektors zu hoch ist, dann kann durch eine Mischbatterie, wie sie auch bei dem geschilderten Stand der Technik erforderlich ist, Kaltwasser zugemischt werden. Diese Zumischung erfolgt aber stromab von dem Durchlauferhitzer bzw. von dessen Kurzschlußleitung. Der Durchlauferhitzer selbst bleibt in diesem Fall ausgeschaltet. Der Durchlauferhitzer wird in diesem Fall gar nicht von Wasser durchflossen. Nur wenn die Auslauftemperatur des Solarkollektors nicht ausreichend ist, wird der Durchlauferhitzer in den Strom des gezapften Wassers eingeschaltet und bewirkt eine Nacherwärmung.

Ausgestaltungen der Neuerung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Neuerung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Fig.l zeigt schematisch in einem Blockschaltbild einen elektrischen Durchlauferhitzer zur Verwendung mit einem Sonnenkollektor.
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Fig.2 zeigt schematisch einen elektrisch regelbaren Durchlauferhitzer zur Verwendung mit einem Sonnenkollektor mit einer ersten Version einer Umschalt-Automatik zur Steuerung der Ventile im Kurzschlußkanal.

Fig.3 zeigt einen elektrisch regelbaren Durchlauferhitzer ähnlich dem von Fig.2 mit einer zweiten Version einer Umschalt-Automatik zur Steuerung der Ventile im Kurzschlußkanal.

Fig.4 zeigt einen elektrisch regelbaren Durchlauferhitzer ähnlich dem von Fig.2 mit einer elektronischen Version einer Umschalt-Automatik zur Steuerung der Ventile im 5 Kurzschlußkanal.

Fig.5 zeigt im einzelnen die Umschalt-Automatik bei der Ausführung von Fig.4.

Fig.6 zeigt einen elektrisch regelbaren Durchlauferhitzer ähnlich dem von Fig.2 mit einer weiteren elektronischen Version einer Umschalt-Automatik zur Steuerung der Ventile im Kurzschlußkanal.

Fig.7 zeigt im einzelnen die Umschalt-Automatik bei der Ausführung von Fig.6.

In Fig.l ist mit 10 ein elektrischer Durchlauferhitzer mit elektronischer Regelung der Auslauftemperatur bezeichnet. Der Durchlauferhitzer 10 kann beispielsweise nach Art der EP-B-0,189,446 ausgebildet sein. An einen Anschluß 12 ist der Auslaß eines (nicht dargestellten) Sonnenkollektors angeschlossen. Von dem Anschluß 12 geht ein Zweig 14 zum Einlauf 16 des Durchlauferhitzers 10. Ein zweiter Zweig der Leitung bildet eine Kurzschlußleitung 18. Die Kurzschlußleitung 18 überbrückt den Durchlauferhitzer 10 und vereinigt sich mit einer Leitung 20, die von dem Auslauf 22 des Durchlauferhitzers 10 ausgeht. Von der Vereinigungsstelle 24 der Kurzschlußleitung 18 und der Leitung 20 geht eine Auslaufleitung 26 zu einer Zapfstelle 28 mit einem Auslaufhahn 30.

In dem Zweig 14 liegt ein Magnetventil 32 mit einer Magnetwicklung 34. In dem Kurzschlußkanal 18 liegt ebenfalls ein Magnetventil 36 mit einer Magnetwicklung 38. Die Magnetwicklungen 34 und 38 der Magnetventile 32 bzw. 36 sind von einer Umschalt-Automatik 40 gesteuert. Die Umschalt-Automatik 40 liegt über Anschlüsse 42 am Netz. Außerdem ist die Umschalt-Automatik 40 mit einem Temperatur-Sensor 44 verbunden. Der Temperatur-Sensor spricht auf die Temperatur des von dem Sonnenkollektor auf den Anschluß 12 gelieferten Wassers an.

Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:

Wenn die Temperatur des von dem Sonnenkollektor am Anschluß 12 gelieferten Wassers eine vorgegebene Schwellwert-Temperatur überschreitet, wird durch die Umschalt-Automatik 40 das Magnetventil 32 geschlossen und das Magnetventil 36 geöffnet.

Dann fließt das Wasser an dem Durchlauferhitzer 10 vorbei über die Kurzschlußleitung 18 zur Zapfstelle 28. Sofern das vom Sonnenkollektor gelieferte Wasser für den Gebrauch noch zu heiß sein sollte, kann es durch Zumischen von Kaltwasser in

bekannter, nicht dargestellter Weise auf die gewünschte Temperatur gebracht werden.

Unterschreitet die Temperatur des von dem Sonnenkollektor gelieferten Wassers die Schwellwert-Temperatur, dann wird durch die Umschalt-Automatik das Magnetventil 36 geschlossen und das Magnetventil 32 geöffnet. Jetzt fließt das Wasser durch den Durchlauferhitzer 10 und wird von diesem nacherhitzt. Da der Durchlauferhitzer 10 eine elektronische Temperaturregelung aufweist, wird nur eine solche Heizleistung des Durchlauferhitzers zugeschaltet, daß die verlangte Auslauftemperatur erreicht wird. Je höher die Temperatur des vom Sonnenkollektor gelieferten Wassers ist, desto geringer braucht die Heizleistung des Durchlauferhitzers nur zu sein.

Die Schwellwert-Temperatur ist so gewählt, daß sie der höchsten an einer Zapfstelle 28, z.B. an einer Spüle, benötigten Temperatur entspricht. Der Durchlauferhitzer 10 wird nur eingeschaltet, wenn die Temperatur des vom Sonnenkollektor gelieferten Wassers diese Temperatur nicht erreicht.

Fig.2 zeigt Einzelheiten des Durchlauferhitzers 10.

Der eigentliche Durchlauferhitzer 10 enthält einen Durchlaufkanal 46. Der Durchlaufkanal 46 enthält Heizkanäle 48, 50 und 52 und Wasserwiderstands-Kanäle 54, 56 und 58. Der Wasserwiderstands-Kanal 54 ist den Heizkanälen vorgeschaltet und geht von dem Einlauf 16 zu dem ersten Heizkanal 48. Der Wasserwiderstands-Kanal 56 verbindet die Heizkanäle 50 und 52. Der Wasserwiderstands-Kanal 58 führt von dem Heizkanal 52 zum Auslauf 22 des Durchlauferhitzers 10. Die Wasserwiderstands-Kanäle bilden mit ihren Wassersäulen elektrische Widerstände. Die Heizkanäle 48, 50 und 52 sind strömungsmäßig in Reihe geschaltet, wobei zwischenden Heizkanälen 50 und 52 der Wasserwiderstands-Kanal 56 liegt. In den Heizkanälen 48, 50 und 52 sind Heizwendeln 60, 62 und 64 unisoliert im Wasserweg

angeordnet. Bei dem dargestellten Gerät sind die Heizwendeln 60, 62 und 64 in einer Sternschaltung geschaltet und an den in Fig.2 unteren Ende im Sternpunkt miteinander verbunden. Die in Fig. 2 oberen Enden liegen über eine Regel-Elektronik 66 und einen dreipoligen, druckabhängig geschalteten Schalter 68 an drei Phasen Ll, L2 und L3. Die elektrischen Widerstände der Waserwiderstands-Kanäle gestatten die Erdung von Einlaß 16 und Auslaß 22 und unterschiedliche Potentiale zwischen den Heizkanälen 50 und 52 und begrenzen die Ableitstöme. Das ist an sich bekannte Technik.

In dem als Einlaßkanal wirkenden Wasserwiderstands-Kanal 54 ist ein auf Wasserdurchfluß ansprechender Schalter 70 angeordnet. Der Schalter 70 ist so aufgebaut, daß er auch bei der Schwellwert-Temperatur, also der höchsten Temperatur, bei welcher noch heißes Wasser von dem Sonnenkollektor durch den Durchlauferhitzer 10 geleitet wird, beständig ist. Zu diesem Zweck bildet der als Einlaufkanal dienende Wasserwiderstands-Kanal 54 einen toten, nicht vom Wasserdurchfluß durchströmten Abschnitt 72, vor welchem der Wasserwiderstands-Kanal 54 einen seitlichen Abzweig 74 bildet, der über einen Abschnitt 76 mit dem Heizkanal 48 in Verbindung steht. In dem Abschnitt 72 sitzt eine Feder 78. Die Feder 78 belastet einen zylindrischen Dauermagneten 80. Der Dauermagnet 78 ist als Schieber in dem Wasserwiderstands-Kanal 54 und dessen toten Abschnitt 72 geführt und deckt bei Fehlen eines Wasserdurchflusses den Abzweig 74 ab. Wenn das Ventil 32 geöffnet wird und Wasserdruck auf den Durchlauferhitzer 10 gegeben wird, dann wirkt dieser Wasserdruck auf die Stirnfläche des Dauermagneten

80. Der Dauermagnet 80 wird dadurch gegen die Wirkung der Feder 78 nach oben in Fig.2 in den toten Abschnitt 72 verschoben. Der Dauermagnet 80 gibt dann den Abzweig 74 frei. Neben dem Abschnitt 72 sitzt ein Reed-Kontakt 82. Ein Reed-Kontakt ist ein gekapselter Kontakt mit zwei ferromagnetischen, federnden Kontaktzungen. Unter dem Einfluß des Magnetfeldes des Dauermagneten 80 schließt dieser Kontakt.

Dadurch wird über Leitungen 84 die Regel-Elektronik 66 eingeschaltet.

Die Regel-Elektronik 66 weist einen Temperatur-Sensor 86 auf.

Der Temperatur-Sensor 86 spricht auf die Auslauftemperatur des Durchlauferhitzers 10 in dem als Auslaufkanal wirkenden Wasserwiderstands-Kanal 58 an. Ferner ist an dem Durchlauferhitzer 10 ein Sollwertgeber 88 in Form eines Potentiometers vorgesehen. An dem Sollwertgeber kann ein Sollwert der Auslauftemperatur vorgegeben werden.

Die Umschalt-Automatik 40 enthält bei dem Durchlauferhitzer von Fig.2 einen Umschalter 90, der von dem Temperatur-Sensor 44 von einer ersten in eine zweite Schaltstellung umgeschaltet wird, wenn die Einlauf-Temperatur T_e im Anschluß 12 die Schwellwert-Temperatur überschreitet. In der ersten Schaltstellung des Umschalters 90 ist über eine mit dem Kontaktarm des Schalters 90 verbundene, zu der Phase Ll geführte Leitung 92, eine von dem in Fig.2 linken Kontakt des Schalters 90 ausgehende, zu der Magnetwicklung 34 des Magnetventils 32 geführte Leitung 94 und eine zwischen den beiden Magnetwicklungen 34 und 38 abgehende, zu dem Nulleiter N geführte Leitung 96 die Magnetwicklung 34 erregt und dementsprechend das Magnetventil 32 geöffnet. In diesem Zusatand ist der Durchlauferhitzer 10 eingeschaltet. Das Magnetventil 38 ist geschlossen, da der Stromkreis der Magnetwicklung 38 unterbrochen ist. In der zweiten Schaltstellung ist der Kontaktarm des Schalters 90 nach rechts in Fig.2 geschaltet. Über Leitung 92, eine vom rechten Kontakt des Schalters 90 zu der Magnetwicklung 38 geführte Leitung 98 und Leitung 96 ist jetzt die Magnetwicklung 38 erregt und Magnetventil 36 geöffnet. Magnetventil 32 ist geschlossen. Das Wasser fließt jetzt unter Umgehung des Durchlauferhitzers 10 über die Kurzschlußleitung 18 direkt zur Zapfstelle.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 sind der eigentliche Durchlauferhitzer 10 und die Kurzschlußleitung 18 mit den

Magnetventilen 32 und 36 in einem Gehäuse oder unter einer Haube 100 angeordnet. Es kann natürlich auch mit unter Verwendung eines üblichen Durchlauferhitzers eine Installation nach Art von Fig.l mit getrennten Rohrleitungen und Magnetventilen aufgebaut werden.

Der Durchlauferhitzer von Fig.3 stimmt weitgehend mit dem Durchlauferhitzer von Fig.2 überein. Entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Der Durchlauferhitzer von Fig.3 unterscheidet sich von dem Durchlauferhitzer von Fig.2 durch den Aufbau der Umschalt-Automatik 40.

Statt des Umschalters 90 ist ein als einfacher Öffner ausgebildeter Schalter 102 vorgesehen. Der Kontaktarm des Schalters 102 ist über eine Leitung 104 mit der Phase Ll verbunden. Der feste Kontakt des Schalters 102 ist über eine Leitung 106 mit der Wicklung eines Relais 108 verbunden. Die Wicklung des Relais 108 ist über eine Leitung 110 mit dem Nulleiter N verbunden. Das Relais 108 ist ein Umschaltrelais mit einem beweglichen Kontakt 112 und festen Kontakten 114 und 116. Der bewegliche Kontakt 112 ist über eine Leitung 113 mit der Phase Ll verbunden. Der feste Kontakt 114 ist über eine Leitung 118 mit der Magnetwicklung 34 des Magnetventils 32 verbunden. Der feste Kontakt 116 ist über eine Leitung 120 mit der Magnetwicklung 38 des Magnetventils 36 verbunden. Beide Magnetwicklungen 34 und 38 sind an ihren jeweils anderen Enden mit einer Leitung 122 verbunden, die über Leitung 110 zu dem Nulleiter N geführt ist.

Wenn die Temperatur des von dem Sonnenkollektor gelieferten Wassers unterhalb der Schwellwert-Temperatur liegt, ist der Schalter 102 geöffnet. Das Relais 108 ist abgefallen. Dann ist der Stromkreis über die Leitung 113, den beweglichen Kontakt 112, den festen Kontakt 114, die Leitung 118, die Magnetwicklung 34, die Leitung 122 und die Leitung 110 zum

Nulleiter N geschlossen. Die Magnetwicklung 34 ist erregt. Magnetventil 32 ist geöffnet. In diesem Fall ist der Durchlauferhitzer 10 eingeschaltet. Das Magnetventil 36 ist geschlossen. Die Kurzschlußleitung ist abgesperrt. Wenn die Schwellwert-Temperatur überschritten wird, schließt der Schalter 102. Das Relais 108 zieht an. Der bewegliche Kontakt 112 geht in die dargestellte Schaltstellung. Es wird jetzt ein Stromkreis geschlossen von der Phase Llüber die Leitung 113, den beweglichen Kontakt 112, den festen Kontakt 116, die Leitung 120, die Magnetwicklung 38, die Leitung 122 und die Leitung 110 zum Nulleiter N. Die Magnetwicklung 38 wird erregt. Das Magnetventil 38 wird geöffnet. Gleichzeitig schließt das Magnetventil 32. Damit wird der Durchlauferhitzer aus dem Strömungsweg ausgeschaltet und die Kurzschlußleitung 18 geöffnet.

Der Durchlauferhitzer nach Fig.4 stimmt wieder weitgehend mit

dem Durchlauferhitzer von Fig.2 überein. Entsprechende Teile

sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei dem Durchlauferhitzer von Fig.4 ist eine elektronische Umschalt-Automatik 124 vorgesehen. Die Umschalt-Automatik 124 ist über Leitungen 126 und 128 mit dem Nulleiter N bzw. der Phase Ll netzseitig von dem Schalter 68 verbunden. Über eine Leitung 130 ist die Umschalt-Automatik 124 mit der Phase Ll geräteseitig von dem Schalter 68 verbunden. Die Umschalt-Automatik 124 ist über Leitungen 132 mit einem Temperatur-Sensor 134, ähnlich dem Temperatur-Sensor 44 von Fig.l, verbunden. Die Umschalt-Automatik 124 steuert über Leitungen 136 und 138 und eine Rückleitung 140 die beiden Magnetwicklungen 34 bzw. 38 der Magnetventile 32 bzw. 36 gegensinnig an.

Der Aufbau der elektronischen Umschalt-Automatik 124 ist in Fig.5 im einzelnen dargestellt.

Die Umschalt-Automatik 124 enthält eine Versorgungsspannung +Ug von einem Netzteil 142. Das Netzteil 142 enthält einen Transformator 144, dessen Primärwicklung zwischen der Leitung 130 mit der geräteseitig abgegriffenen Phase Ll¹ und der Leitung 126 liegt, die mit dem Nulleiter N verbunden ist, und einen Gleichrichter 145. Die Versorgungsspannung +U_B speist einen Operationsverstärker 146 und eine Brückenschaltung. Der Operationsverstärker 146 bildet einen Komparator. Die Brückenschaltung enthält in einem Zweig einen festen Widerstand 148 sowie den von einem temperaturempfindlichen NTC-Widerstand gebildeten Temperatur-Sensor 134. Der Widerstandswert des Temperatur-Sensors 134 ist mit R_T bezeichnet. Der zweite Brückenzweig enthält einen festen Widerstand 150 und einen Einstellwiderstand 152. Der Einstellwiderstand 152 gestattet die Einstellung der Schwellwert-Temperatur. Der Widerstandswert des Einstellwiderstandes ist mit R_A bezeichnet. Die Spannung der Brückendiagonalen liegt zwischen dem invertierenden und dem nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 146 an.

Ein hochohmiger Widerstand 154 zwischen dem Ausgang und dem nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 146 bewirkt eine Schalthysterese. Bei niedriger Einlauftemperatur ist R_T > R_A. Dann ist der Ausgang des von dem Operationsverstärker 146 gebildeten Komparators auf H (high).

Bei höherer Einlauftemperatur wird R_T < R_A. Dann springt der Ausgang des Komparators auf L (low).

Der Operationsverstärker 146 steuert über einen Spannungsteiler mit Widerständen 156 und 158 einen Transistor

160. Die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 160 liegt in Reihe mit einem Relais 162. Das Relais 162 hat einen Umschaltkontakt. Der bewegliche Kontakt 164 des Umschaltkontaktes liegt über Leitung 128 an der netzseitigen Phase Ll. Ein fester Kontakt 166 des Relais 162 ist über die Leitung 136 mit der Magnetwicklung 34 verbunden. Ein zweiter fester Kontakt 168 des Relais ist über die Leitung 138 mit der Magnetwicklung 38 verbunden. Die Rückleitung 140 ist über die

Umschalt-Automatik 124 mit dem Nulleiter N verbunden. Wenn der Ausgang des Operationsverstärkers 146 im Zustand H ist, dann zieht das Relais 162 an. Damit wird die Magnetwicklung 34 erregt und das Magnetventil 32 geöffnet. Dadurch wird wieder der Durchlauferhitzer 10 in den Strömungsweg eingeschaltet. Wenn der Ausgang des Operationsverstärkers 146 im Zustand L ist, fällt das Relais 162 ab. Dann wird die Magnetwicklung 38 erregt und das Magnetventil 36 geöffnet. Die Kurzschlußleitung 18 wird geöffnet. Der Durchlauferhitzer 10 wird aus dem Strömungsweg ausgeschaltet.

Der Durchlauferhitzer von Fig.6 stimmt weitgehend mit dem Durchlauferhitzer von Fig.4 überein. Entsprechende Teile sind wieder in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei dem Durchlauferhitzer von Fig.6 liefert die Umschalt-Automatik 170 über Leitungen 172 einen Sollwert für die Auslauftemperatur an die Regel-Elektronik 66. Dadurch wird es möglich die Schwellwert-Temperatur, bei welcher die Magnetventile 32 und 36 umschalten, und den Sollwert der Auslauftemperatur des Durchlauferhitzers 10 aneinander anzupassen.

Die hierzu verwendete Umschalt-Automatik 170 ist in Fig. 7 dargestellt.

Ein Netzteil 174 liefert Versorgungsspannungen +U_B und -U_B. Das Netzteil 174 enthält einen Transformator 176 und einen Gleichrichter 178.

Am Eingang eines Operationsverstärkers 180 liegt wieder die Diagonale einer Brückenschaltung. Die Brückenschaltung enthält in einem ersten Zweig einen Einstellwiderstand 182 mit dem Widerstandswert R^i, einen Festwiderstand 184 und den als NTC-Widerstand ausgebildeten Temperatur-Sensor 134 und einen weiteren Festwiderstand 186. In einem zweiten Zweig liegen

zwei Festwiderstände 188 und 190. Der Verbindungspunkt zwischen dem Festwiderstand 184 und dem Temperatur-Sensor 134 liegt an dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 180. Der Verbindungspunkt zwischen den Festwiderständen 188 und 190 liegt an dem nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 180. Ein Widerstand 192 verbindet den Ausgang und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 180. An der Brückenschaltung legt eine durch durch einen Stabilisator 194 temperaturstabilisierte Referenzspannung +

Die temperaturstabilisierte Referenzspannung +U_REF liegt auch an einem Potentiometer 194. Das Potentiometer 194 dient der Sollwert-Einstellung. Die an dem Schleifer des Potentiometers 194 abgegriffene Spannung wird über einen Spannungsfolger 196 gepuffert.

Die Ausgangsspannung des Spannungsfolgers 196 ist einmal über Leitung 198 mit einem Sollwert-Ausgang 200 verbunden. Der Sollwert-Ausgang 200 der Umschalt-Automatik 170 ist über eine der Leitungen 172 mit dem Sollwert-Eingang 202 der Regel-Elektronik 66 verbunden. Die andere Leitung 172 liegt, wie dargestellt, über eine zweite Klemme des Sollwert-Ausgangs 200 an Masse.

Weiterhin liegt die Ausgangsspannung des Spannungsfolgers 196 an einem Potentiometer 204 an. Der Ausgang des Operationsverstärkers 180 liegt an dem invertierenden Eingang eines als Komparator geschalteten Operationsverstärkers 206 an. An dem nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 206 liegt über einen Festwiderstand 208 mit dem Widerstandswert R_E der Schleifer des Potentiometers 204. Ein Festwiderstand 210 mit dem Widerstandswert R^ verbindet den Ausgang des Operationsverstärkers 206 mit dem nicht-invertierenden Eingang.

Der Ausgang des als Komparator geschalteten

Operationsverstärkers 206 liegt an einem Spannungsteiler mit zwei Festwiderständen 212 und 214. Der Verbindungspunkt der

Festwiderstände 212 und 214 ist mit der Basis eines

Transistors 216 verbunden. Die Emitter-Kollektor-Strecke des

Transistors 216 liegt in Reihe mit einem Relais 218 an der Speisespannung +U_B.

Das Relais 218 weist einen Umschaltkontakt mit einem beweglichen Kontakt 220 und festen Kontakten 222 und 224 auf. Der feste Kontakt 222 ist mit der Magnetwicklung 34 des Magnetventils 32 verbunden. Der feste Kontakt 224 ist mit der Magnetwicklung 38 des Magnetventils 36 verbunden. Der bewegliche Kontakt 220 des Relais 218 ist über die Leitung 128 mit der Phase Ll verbunden. Die Rückleitung erfolgt für beide Magnetwicklungen 34 und 38 über eine Leitung 226 in der Umschalt-Automatik 170 und Leitung 126 zu dem Nulleiter N. Wenn das Relais 218 anzieht, wird der Stromkreis der Magnetwicklung 34 über den festen Kontakt 222 geschlossen.

Dann wird die Magnetwicklung 34 erregt. Das Magnetventil 32 öffnet. Der Durchlauferhitzer 10 wird eingeschaltet. Wenn das Relais 218 abfällt, wird der Stromkreis der Magnetwicklung 38 über den festen Kontakt 224 geschlossen. Die Magnetwicklung 38 wird erregt. Das Magnetventil 36 öffnet, während gleichzeitig das Magnetventil 32 schließt. Die Kurzschlußleitung 18 wird freigegeben.

Die Temperatur-Sensoren 86 und 134 sollten gleichartige NTC-Widerstände sein, damit ein Gleichlauf zwischen der Schwellwert-Temperatur und dem Sollwert der Regel-Elektronik 66 besteht. Der Operationsverstärker 180 liefert ein weitgehend linear mit der Temperatur sich änderndes Ausgangssignal. Der Operationsverstärker 206 arbeitet als Komparator mit einer Schalthysterese, die in erster Näherung durch das Verhältnis von R_E zu Rjj bestimmt ist.

An dem Potentiometer 194 wird einmal der Sollwert der Regel-Elektronik 66 vorgegeben und zum anderen über Putentiometer 204 die Schwellwert-Temperatur für die Umschalt-Automatik.

Zweckmäßigerweise wird dafür gesorgt, daß der an der Regel-Elektronik eingestellte Sollwert T₃ zwischen 35°C und 55°C einstellbar ist, die Schwellwert-Temperatur T_um zwischen 40⁰C und 60⁰C und die Rückschalt-Temperatür T_ru wegen der Hysterese des Komparators 206 von etwa 2 K zwischen 38°C und 58°C. Der Abgleich erfolgt dann in der Weise, daß zunächst der Schleifer des Potentiometers 194 in seine in Fig.7 unterste Stellung gestellt wird. Das entspricht dem minimalen Sollwert von z.B. T₃ = 35⁰C. Es wird dann der Einstellwiderstand 182 so verstellt, daß eine Umschaltung bei einer Temperatur des einlaufenden Wassers von T_um = 40°C erfolgt. Dann wird der Schleifer des Potentiometers in die in Fig.7 oberste Stellung gestellt. Das entspricht dem maximalen Sollwert von z.B. 55°C. Der Schleiferdes Potentiometers 204 wird dann so verstellt, daß die Umschaltung bei einer Temperatur des einlaufenden Wassers von T_um = 60⁰C erfolgt.

Claims

Schutzansprüche

1. Elektrischer Durchlauferhitzer, der einlaufseitig mit einer zusätzlichen Warmwasserquelle schwankender Auslauftemperatur, insbesondere einem Solarkollektor, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Ventilanordnung vorgesehen ist, durch welche gezapftes Wasser in einer ersten Schaltstellung durch

den Durchlauferhitzer hindurch und in einer zweiten Schaltstellung über den Kurzschlußkanal an dem Durchlauferhitzer vorbeileitbar ist, und

2. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Durchlauferhitzer durch einen Heizleistungsregler in seiner Heizleistung regelbar ist.

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3. Durchlauferhitzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlauferhitzer im Einlaßkanal einen bei der Schwellwert-Temperatur auch im Dauerbetrieb beständigen,

auf Wasserdurchfluß ansprechenden Schalter aufweist, durch welchen die Heizleistung des Durchlauferhitzers einschaltbar ist.

4. Durchlauferhitzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der auf Wasserdurchfluß ansprechende Schalter von einem Reed-Kontakt gebildet ist, der von einem durch den Wasserdurchfluß bewegten Dauermagneten betätigbar ist.

5. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schwellwert-Temperatur einstellbar ist und

- der Sollwert des Heizleistungsreglers in Abhängigkeit von der Einstellung der Schwellwert-Temperatur veränderbar ist.