EP0990861A2 - Warmwasser-Heizgerät - Google Patents

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EP0990861A2
EP0990861A2 EP99118879A EP99118879A EP0990861A2 EP 0990861 A2 EP0990861 A2 EP 0990861A2 EP 99118879 A EP99118879 A EP 99118879A EP 99118879 A EP99118879 A EP 99118879A EP 0990861 A2 EP0990861 A2 EP 0990861A2
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hot water
burner
cold water
heat exchanger
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Wim Munsterhuis
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Honeywell BV
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    • F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
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    • F24H15/00—Control of fluid heaters
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/355—Control of heat-generating means in heaters
    • F24H15/36—Control of heat-generating means in heaters of burners

Definitions

  • the present invention relates to a hot water heater.
  • DE 43 08 770 C2 shows a hot water heater with one by one Burner D heated heat exchanger with a cold water inlet and a Hot water outlet is connected, and with a the fuel supply to the burner B controlling controller C, which is connected to a temperature sensor in the hot water outlet is connected, a between the cold water inlet and hot water outlet Bypass channel is arranged.
  • a hot water heater is known with a heated heat exchanger with a cold water inlet and a Hot water outlet is connected and with a heat supply to the Heat exchanger-controlling controller that connects the cold water inlet to a flow sensor and is connected to a temperature sensor in the hot water outlet, wherein between Cold water inlet and hot water outlet a bypass channel is arranged.
  • Hot water heater of this type In a known other hot water heater of this type is located in Cold water inlet a flow sensor, which is connected to a control unit for a burner connected. The cold water then runs to a heat exchanger below which the burner is arranged. Behind the heat exchanger and in the way to that Hot water outlet is a temperature sensor, which is also connected to the control unit connected. The desired temperature at the outlet is set by a setpoint device set on the control unit.
  • the known hot water heater described above has two main ones Disadvantage.
  • the temperature at the outlet drop as soon as the maximum heating power of the burner is reached.
  • the temperature at the outlet depends on the height of the water flow.
  • the maximum water flow must be limited when the temperature set point is set to a maximum. Furthermore, must to avoid the second disadvantage, the switch-on point of the burner at one higher water flow when the temperature is at a minimum temperature set point is set.
  • cold water is supplied to a cold water inlet 12.
  • Flow sensor 1 detects the flow of cold water when not shown on one Withdrawal point at a hot water outlet 13 removed warm water becomes.
  • the flow sensor 1 is connected to a control unit 3, to which a Adjustment button 18 e.g. a setpoint can be set in the form of a potentiometer.
  • the Control unit 3 is connected to a modulating gas inflow controller 2, the one Fuel gas feeds a burner 4.
  • the cold water inflow 12 is via a line 5 to a heat exchanger 7 connected in which the cold water is heated and via a line 10 to the Hot water outlet 13 is supplied.
  • a temperature sensor 11 detects the temperature of the warm water behind the heat exchanger 7 and is as an actual value transmitter to the Control unit 3 connected.
  • the burner 4 sits in a housing 6 below the Heat exchanger 7 and an overlying heating shaft is by a blower 8 or vented by natural draft.
  • the fresh air supply takes place via a tube 9, which is below of the burner 4 opens into the housing 6.
  • FIG. 1 there is a bypass channel 17 in FIG. 2 provided between the cold water inlet 12 and the hot water outlet 13, wherein the branch of the bypass channel 17 is upstream of the flow sensor 1.
  • flow restrictors 14 and 15 are arranged in the bypass duct 17 and in the cold water inlet 12 after the junction of Bypass channels 17 arranged flow restrictors 14 and 15, respectively.
  • an organ 16 regulating the flow rate e.g. in the form of a rooster intended.
  • the flow restrictors 14 and 15 are dimensioned so that the total fluid resistance the heating circuit and the bypass channel when fully open Flow control member 16 is the same size. However, this dimensioning is only exemplary and can also be chosen differently.
  • the structure of the hot water heater according to the invention described above results in the following mode of operation:
  • the water temperature is always regulated to the maximum setpoint by the temperature sensor 11 and the control unit 3.
  • the setting button 18 on the control unit 2 can be omitted.
  • the flow control member 16 When the flow control member 16 is closed, the entire water flow through the heating circuit 5, 7, 10, and the switch-on point of the burner 4 is determined by the flow sensor 1, as in the known case, which means that now the switch-on point in the same way as is specified in the known device.
  • the maximum water flow is limited by the flow limiter 15 so that the water temperature will not drop even when the hot water requirement is maximum. This avoids the first disadvantage mentioned at the outset.
  • the temperature setpoint moves between its minimum and maximum value, which is the same for the switch-on point of the Brenners applies.
  • the temperature of the Water controlled by the temperature sensor 11 and the result of the mixture. This leads to a stable temperature at the outlet 13.
  • the flow control element 16 specifies the temperature setpoint generator for the device.

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Abstract

Es wird ein Warmwasser-Heizgerät angegeben, das einen durch einen Brenner (4) geheizten Wärmetauscher (7) aufweist, der mit einem Kaltwasser-Einlaß (12) und einem Warmwasser-Auslaß (13) verbunden ist. Die Brennstoffzufuhr zu dem Brenner (4) wird durch einen Regler (2, 3) gesteuert. Die Einschaltung des Brenners (4) wird durch einen Durchflußsensor (1) im Kaltwasser-Einlaß (12) und durch einen Temperatursensor (11) im Warmwasser-Auslaß (10, 13) gesteuert. Ein Bypaßkanal (17) ist in Fließrichtung vor dem Durchflußsensor (1) zwischen dem Kaltwasser-Einlaß (12) und dem Warmwasser-Auslaß (13) angeordnet. Durchflußbegrenzer (14, 15) sind im Bypaßkanal (17) und in dem den Wärmetauscher (7) aufweisenden Heizkreis (5, 10) angeordnet. Ein Durchflußmengen-Regelorgan (16) im Bypaßkanal (17) übernimmt die Funktion des Sollwerteinstellers. Bei voll geöffnetem Durchflußmengen-Regelorgan (16) sind die Durchflußbegrenzer (14, 15) so bemessen, daß der Fluidwiderstand des Heizkreises (5, 7, 10) und des Bypaßkanales (17) gleich groß sind. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Warmwasser-Heizgerät.
Als Stand der Technik kann auf DE 43 08 770 C2 sowie DE 38 05 441 C2 verwiesen werden. So zeigt DE 43 08 770 C2 ein Warmwasserheizgerät mit einem durch einen Brenner D geheizten Wärmetauscher, der mit einem Kaltwasser-Einlaß und einem Warmwasser-Auslaß verbunden ist, und mit einem die Brennstoffzufuhr zu dem Brenner B steuernden Regler C, der an einen Temperatursensor im Warmwasser-Auslaß angeschlossen ist, wobei zwischen Kaltwasser-Einlaß und Warmwasser-Auslaß ein Bypaßkanal angeordnet ist. Aus DE 38 05 441 ist ein Warmwasserheizgerät bekannt, mit einem geheizten Wärmetauscher, der mit einem Kaltwasser-Einlaß und einem Warmwasser-Auslaß verbunden ist und mit einem die Wärmezufuhr zu dem Wärmetauscher steuernden Regler, der an einem Durchflußsensor den Kaltwasser-Einlaß und an einen Temperatursensor im Warmwasser-Auslaß angeschlossen ist, wobei zwischen Kaltwasser-Einlaß und Warmwasser-Auslaß ein Bypaßkanal angeordnet ist.
Bei einem bekannten anderen Warmwasser-Heizgerät dieser Art befindet sich im Kaltwasser-Einlaß ein Durchflußsensor, der an ein Steuergerät für einen Brenner angeschlossen ist. Das Kaltwasser verläuft sodann zu einem Wärmetauscher unterhalb welchem der Brenner angeordnet ist. Hinter dem Wärmetauscher und im Wege zu dem Warmwasser-Auslaß ist ein Temperatursensor angeordnet, der ebenfalls an das Steuergerät angeschlossen ist. Die gewünschte Temperatur am Auslaß wird durch einen Sollwertgeber am Steuergerät eingestellt.
Das vorstehend beschriebene bekannte Warmwasser-Heizgerät besitzt zwei wesentliche Nachteile.
Zunächst wird, wenn die Sollwerttemperatur auf einen maximalen Sollwert eingestellt ist, die Temperatur am Auslaß abfallen, sobald die maximale Heizleistung des Brenners erreicht ist. Somit hängt die Temperatur am Auslaß von der Höhe des Wasserflusses ab.
Sodann wird bei einer Einstellung der Temperatur auf einen minimalen Sollwert und bei relativ geringem Wasserfluß die Temperatur am Auslaß stark variieren, aufgrund dessen, daß die minimale Heizleistung des Brenners erreicht wird und demzufolge der Brenner beginnen wird, zyklisch ein- und auszuschalten.
Um den erstgenannten Nachteil zu vermeiden, muß der maximale Wasserfluß begrenzt werden, wenn der Sollwert der Temperatur auf ein Maximum eingestellt ist. Ferner muß zur Vermeidung des zweiten Nachteiles der Einschaltpunkt des Brenners bei einem höheren Wasserfluß liegen, wenn die Temperatur auf einen minimalen Temperatur-Sollwert eingestellt ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Warmwasser-Heizgerät anzugeben, das die vorstehend erwähnten Nachteile und Beschränkungen nicht aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Heizgerätes sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigen:
Figur 1
ein Warmwasser-Heizgerät bekannter Bauart; und
Figur 2
ein Warmwasser-Heizgerät gemäß der Erfindung.
Gemäß Figur 1 wird kaltes Wasser einem Kaltwasser-Einlaß 12 zugeführt. Ein Durchflußsensor 1 erfaßt die Durchflußmenge des kalten Wassers, wenn an einer nichtgezeigten Entnahmestelle an einem Warmwasser-Auslaß 13 warmes Wasser entnommen wird. Der Durchflußsensor 1 ist an ein Steuergerät 3 angeschlossen, an dem über einen Einstellknopf 18 z.B. in Form eines Potentiometers ein Sollwert einstellbar ist. Das Steuergerät 3 ist an einen modutierenden Gas-Zuflußregler 2 angeschlossen, der ein Brennstoffgas einem Brenner 4 zuführt.
Der Kaltwasser-Zufluß 12 ist über eine Leitung 5 an einen Wärmetauscher 7 angeschlossen, in welchem das kalte Wasser erwärmt und über eine Leitung 10 dem Warmwasser-Auslaß 13 zugeführt wird. Ein Temperatursensor 11 erfaßt die Temperatur des warmen Wassers hinter dem Wärmetauscher 7 und ist als Istwertgeber an das Steuergerät 3 angeschlossen. Der Brenner 4 sitzt in einem Gehäuse 6 unterhalb des Wärmetauschers 7 und ein darüber befindlicher Heizschacht wird durch ein Gebläse 8 oder durch natürlichen Zug entlüftet. Die Frischluftzufuhr erfolgt über ein Rohr 9, das unterhalb des Brenners 4 in das Gehäuse 6 einmündet.
Das bis dahin beschriebene bekannte Warmwasser-Heizgerät besitzt die eingangs erwähnten Nachteile.
Diese Nachteile werden mit dem in Figur 2 gezeigten Warmwasser-Heizgerät gemäß der Erfindung vermieden. Soweit dort gleiche Elemente vorhanden sind, werden sie mit gleichen Bezugsziffern versehen. Zusätzlich zur Figur 1 ist in Figur 2 ein Bypaßkanal 17 zwischen dem Kaltwasser-Einlaß 12 und dem Warmwasser-Auslaß 13 vorgesehen, wobei die Abzweigung des Bypaßkanales 17 stromaufwärts von dem Durchflußsensor 1 liegt. In dem Bypaßkanal 17 und in dem Kaltwasser-Einlaß 12 nach der Abzweigung des Bypaßkanales 17 sind jeweils Durchflußbegrenzer 14 und 15 angeordnet. Ferner ist in dem Bypaßkanal 17 ein die Durchflußmenge regulierendes Organ 16 z.B. in Form eines Hahnes vorgesehen. Die Durchflußbegrenzer 14 und 15 sind so dimensioniert, daß der Gesamt-Fluidwiderstand des Heizkreises und des Bypaßkanales bei voll geöffnetem Durchflußregelorgan 16 gleich groß ist. Diese Dimensionierung ist allerdings nur beispielhaft und kann auch anders gewählt werden.
Aus dem vorstehend beschriebenen Aufbau des Warmwasser-Heizgerätes gemäß der Erfindung ergibt sich folgende Funktionsweise:
Die Wassertemperatur wird immer auf dem maximalen Sollwert durch den Temperatursensor 11 und das Steuergerät 3 geregelt. Hierbei kann der Einstellknopf 18 an dem Steuergerät 2 entfallen. Wenn das Durchflußregelorgan 16 geschlossen ist, so erfolgt der gesamte Wasserfluß durch den Heizkreis 5, 7, 10, und der Einschaltpunkt des Brenners 4 wird durch den Durchflußsensor 1, wie im bekannten Fall vorgegeben, was bedeutet, daß nunmehr der Einschaltpunkt in gleicher Weise wie bei dem bekannten Gerät vorgegeben ist. Der maximale Wasser-Durchfluß wird durch den Durchflußbegrenzer 15 begrenzt, so daß die Wassertemperatur auch dann nicht abfallen wird, wenn die Anforderung nach heißem Wasser maximal ist. Hierdurch wird der eingangs erwähnte erste Nachteil vermieden.
Wenn das Durchfluß-Regelorgan 16 in dem Bypaßkanal 17 vollständig geöffnet ist, wird der Wasserfluß durch den Bypaßkanal und den Heizkreis gleichmäßig in zwei Hälften aufgeteilt. Dies geschieht aufgrund der Tatsache, daß die zwei Durchflußbegrenzer 14 und 15 so gewählt sind, daß die Fließwiderstände in beiden Kreisen einander gleich sind.
Andererseits bedeutet dies, daß der maximale Wasserfluß nun verdoppelt ist. Dies führt zu folgenden Konsequenzen:
Der Wasserfluß zur Einschaltung des Gerätes über den Durchflußsensor wird verdoppelt, so daß der eingangs erwähnte zweite Nachteil vermieden wird.
Der maximale Wasserfluß wird nunmehr durch das Mischen von kaltem und heißem Wasser verdoppelt, wodurch die Temperatur und der Sollwert herabgesetzt werden. Hierdurch wird das Ziel eines großen Wasser-Durchflusses bei geringem Sollwert verwirklicht.
Wenn das Durchflußregelorgan 16 sich in einer Stellung zwischen vollständiger Öffnung und vollständiger Schließung befindet, so bewegt sich der Temperatur-Sollwert zwischen seinem minimalen und maximalen Wert, was in gleicher Weise für den Einschaltpunkt des Brenners gilt. Bei jeder Stellung des Durchfluß-Regelorganes 16 wird die Temperatur des Wassers durch den Temperatursensor 11 und das Ergebnis der Mischung gesteuert. Dies führt zu einer stabilen Temperatur am Auslaß 13. Andererseits bedeutet dies, daß nunmehr das Durchfluß-Regelorgan 16 den Temperatur-Sollwertgeber für das Gerät vorgibt.

Claims (4)

  1. Warmwasser-Heizgerät mit einem durch einen Brenner (4) geheizten Wärmetauscher (7), der mit einem Kaltwasser-Einlaß (12) und einem Warmwasserauslaß (13) verbunden ist und mit einem die Brennstoffzufuhr zu dem Brenner steuernden Regler, der an einen Durchflußsensor (1) im Kaltwasser-Einlaß (12) und an einen Temperatursensor (11) im Warmwasser-Auslaß (13) angeschlossen ist, wobei in Fließrichtung vor dem Durchflußsensor (1) zwischen Kaltwasser-Einlaß (12) und Warmwasser-Auslaß (13) ein Bypaßkanal (17) angeordnet ist.
  2. Heizgerätnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem den Wärmetauscher (7) aufweisenden Heizkreis (5, 10) und in dem Bypaßkanal (17) jeweils Durchflußbegrenzer (15, 14) angeordnet sind.
  3. Heizgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Durchfluß-Regelorgan (16) im Bypaßkanal (17) für die Einstellung der Durchflußmenge.
  4. Heizgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußbegrenzer (15, 14) so dimensioniert sind, daß der Gesamt-Fluidwiderstand des Heizkreises (5, 10) und des Bypaßkanales (17) bei voll geöffnetem Durchfluß-Regelorgan (16) beide gleich groß sind.
EP99118879A 1998-09-30 1999-09-24 Warmwasser-Heizgerät Expired - Lifetime EP0990861B1 (de)

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