EP2233858B2 - Warmwasserspeicher mit Sensorsystem - Google Patents

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EP2233858B2
EP2233858B2 EP10153917.9A EP10153917A EP2233858B2 EP 2233858 B2 EP2233858 B2 EP 2233858B2 EP 10153917 A EP10153917 A EP 10153917A EP 2233858 B2 EP2233858 B2 EP 2233858B2
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EP
European Patent Office
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sensor
temperature
temperature sensors
water tank
storage unit
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP10153917.9A
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English (en)
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EP2233858B1 (de
EP2233858A2 (de
EP2233858A3 (de
Inventor
Bernd Schröder
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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Publication date
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Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP2233858A2 publication Critical patent/EP2233858A2/de
Publication of EP2233858A3 publication Critical patent/EP2233858A3/de
Publication of EP2233858B1 publication Critical patent/EP2233858B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F24H9/2014—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using electrical energy supply
    • F24H9/2021—Storage heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/18—Water-storage heaters
    • F24H1/20—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes
    • F24H1/201—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes using electric energy supply
    • F24H1/202—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes using electric energy supply with resistances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/128—Preventing overheating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/212—Temperature of the water
    • F24H15/223—Temperature of the water in the water storage tank
    • F24H15/225—Temperature of the water in the water storage tank at different heights of the tank
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • 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
    • F24H15/37—Control of heat-generating means in heaters of electric heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2220/00—Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/04—Sensors
    • F24D2220/042—Temperature sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2240/00—Characterizing positions, e.g. of sensors, inlets, outlets
    • F24D2240/26—Vertically distributed at fixed positions, e.g. multiple sensors distributed over the height of a tank, or a vertical inlet distribution pipe having a plurality of orifices

Definitions

  • the present invention relates to a hot water tank for heating water, with a sensor system for temperature measurement, which has at least three temperature sensors.
  • German Offenlegungsschrift is known from the prior art DE 851 99 21 U1 in which a temperature sensor of a water heater with two inserted into a single protective tube from the open end of temperature sensor cartridges is disclosed. Through the one temperature sensor cartridge, a temperature controller is switched. The other temperature sensor cartridge switches a temperature limiter. The cartridges are arranged one above the other in the protective tube.
  • a detection device for the usable state of charge of a hot water storage heater with a temperature measurement over the height of the storage container is known. Over the height of the storage container several temperature sensors are distributed, the top is switched off during loading and the bottom when unloading.
  • elongated temperature sensor is arranged, which is constructed in the manner of a tubular heater, wherein a metal jacket tube, a resistance wire with temperature-dependent resistance is embedded. Another temperature sensor is located near the hot water outlet.
  • the invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved hot water tank for heating water by means of electrical energy.
  • a sensor system for temperature measurement is to be provided, which should enable both the measurement of an averaged temperature of the hot water storage tank contents and the measurement of the temperatures of partial volumes of the hot water storage tank contents.
  • the sensor system should be easily adaptable to hot water storage tanks with different capacities.
  • a hot water tank for heating water by means of electrical energy is a device to understand in which water can be heated and stored, for example, under-table, over-table and wall units are included.
  • the hot water tank can have at least one water tank.
  • An inventive hot water tank can be designed both pressure-resistant and non-pressure.
  • a sensor system for temperature measurement means a system of temperature sensors that can be used to determine a water temperature.
  • the invention is particularly suitable for the heating of fresh water.
  • the heated water can be used, for example, for body cleansing, dishwashing or drinking water.
  • the invention is particularly suitable for hot water storage, which can heat water to a temperature of at least 15 ° C (degrees Celsius), more preferably at least 50 ° C, particularly preferably at least 60 ° C.
  • the invention is particularly suitable for Hot water storage, which can heat water to a temperature of not more than 100 ° C, more preferably not more than 75 ° C, particularly preferably not more than 65 ° C.
  • an overall temperature of the water contained in the hot water tank can be determined. This can be done via the temperature sensors, which are arranged in different areas within the water tank of the hot water tank, and which are connected in series in a sensor chain starting with a first temperature sensor to a last temperature sensor of the sensor chain in series. In this case, a mean value of the individual temperatures can be determined by serial readout of the temperatures.
  • the solution according to the invention also makes it possible to determine the temperature of the water from the areas in which at least one temperature sensor is arranged.
  • the temperature determined by a single sensor which can also be arranged in the sensor chain, can be read out.
  • the reading of the individual temperature sensors can also be referred to as a parallel readout of the temperature sensors.
  • a connection of the temperature sensor e.g. the first connection can be used.
  • the water temperature at the water outlet or the water inlet can be output, whereby an improved control of the heating elements can be made possible.
  • the sensor system for hot water tank with different capacities can be used, since the temperature sensors of the sensor chain can be adapted to a wide variety of geometric specifications of the hot water tank. This requires only an adjustment of the mechanical attachment of the temperature sensors, with constant connection of the sensor system.
  • the sensor system has at least three temperature sensors. Particularly preferably, the sensor system has at least four, five or six temperature sensors.
  • the temperature sensors of a preferred embodiment of the invention are connected in series in a sensor chain, wherein the first and the last temperature sensor can be connected to a readout unit.
  • the sensor system has connections outside the water tank via which the readout unit, which can be arranged outside the water tank, can be connected to the temperature sensors.
  • the temperature sensors of the sensor chain are arranged so that the sensor chain has no ring shape. In the sensor chain, it is possible with particular preference for any desired number of temperature sensors to be arranged. Through the sensor chain an adaptation to different tank shapes and / or tank volumes of a hot water tank is possible.
  • the sensor system can also extend vertically in a vertical extension of the hot water tank.
  • a hot water tank is to be understood with a water tank that is higher than wide.
  • heated water may be at a higher elevation than cold water, which may result in water layers of different temperature that may be detected by individual temperature sensors of the sensor chain.
  • the temperature sensors of the sensor system can be arranged in the interior of the water tank of the hot water tank.
  • the sensor system can have further temperature sensors which are not arranged in the sensor chain. This can advantageously be achieved that the sensor system can be adapted to a wide variety of configurations of the water tank of the hot water tank.
  • temperature sensors could be used for a safety shutdown, which can prevent overheating when the tank drains due to leakage.
  • the temperature sensors of the sensor chain are arranged in a sensor tube.
  • the sensor tube is closed.
  • all temperature sensors of the sensor system can be arranged in the sensor tube.
  • the sensor tube can protect the temperature sensors from, for example, mechanical stress that may occur during installation in the hot water storage tank during installation or from corrosion by the water in the hot water storage tank.
  • the sensor tube is advantageously designed mechanically stable and waterproof.
  • the temperature sensors are connected to one another within the sensor tube.
  • the temperature sensors of the sensor chain are connected in series within the sensor tube. In this way, the interconnection of the sensors can be made possible without leading out of connections from the sensor tube, which enables a minimization of the connections of the sensor system.
  • the temperature sensors of the sensor chain are arranged in the longitudinal direction of the sensor tube.
  • the sensor chain advantageously extends along the sensor tube, so that the points at which a water temperature can be determined can be determined by the shape of the sensor tube.
  • the sensor tube in the form of a straight rod.
  • the sensor system can also be used for existing hot water storage.
  • a sensor tube with a straight shape allows easy manufacture and assembly, since the temperature sensors, for example, must be inserted only in the sensor tube or the sensor tube with temperature sensors contained easily in a commercial Hot water tank can be integrated.
  • Embodiments of the invention are also conceivable in which the sensor tube can assume any geometry.
  • the first terminal of each temperature sensor of the sensor chain can be connected to a readout unit.
  • each temperature sensor can be individually readable, as a result of which the temperature detected by each temperature sensor can be determined.
  • the terminals of the temperature sensors can be connected to a read-out unit by being led out of the water tank through a line to a connection.
  • the determined temperature of this measurement may correspond to an averaging of the temperatures detected by the individual temperature sensors.
  • this can be used to measure the temperature of partial volumes of the water contained in the hot water storage tank, e.g. be made possible by layers of water.
  • the temperature at the water outlet of the water tank can be determined in order to be able to conclude a comparison with the averaged water temperature on the available amount of hot water. For example, if the temperature at the water outlet is high, but the average temperature is low, it can be concluded that there is less available hot water than at high water temperature at the water outlet and high average total temperature.
  • the path are arranged at the temperature sensors, from a first half of a water tank of the hot water tank in a second half of the water tank.
  • the distance are arranged at the temperature sensors, from a first third, preferably quarter, preferably eighth to a last third, preferably quarter, preferably eighth of the height of the water tank of the hot water tank.
  • the height of the water tank is to be understood as the longest extent of the interior of the hot water tank.
  • the route is to be understood with the first temperature sensor of the Sensor chain starts and ends with the last temperature sensor of the sensor chain.
  • the distances between the temperature sensors of the sensor chain can be selected so that the distance at which temperature sensors are arranged can be adapted for hot water storage tanks with different capacities.
  • the middle sensor is particularly preferably in the middle of the hot water tank, the first sensor particularly preferably at the water inlet, and the last sensor is particularly preferably arranged at the water outlet, e.g. the water inlet in the first quarter and the water outlet in the last quarter of the water tank can be arranged.
  • the water outlet e.g. the water inlet in the first quarter and the water outlet in the last quarter of the water tank can be arranged.
  • Temperature sensors preferred according to the invention are manufactured from a resistance wire with temperature-dependent resistance.
  • the temperature sensors of PTC resistors, so-called PCT resistors, made in which the resistance increases with increasing temperature.
  • the temperature sensors are made of thermistor resistors, so-called NTC resistors, in which the resistance decreases with increasing temperature.
  • the sensor system is arranged separately from a heating element on the hot water tank.
  • a necessary safety distance between the sensor system and a heating element can be maintained so that overheating of the sensor system can be avoided.
  • the temperature sensors of the sensor system can be arranged independently of the heating element on the hot water tank.
  • the hot water tank on a Walkerflansch on which the sensor system is arranged is arranged.
  • the present invention makes it possible to detect the water temperature of a hot water storage tank with simple structural and cost-effective means, whereby both an overall temperature and temperatures of partial volumes can be detected. In this way, a sensor system can be provided that can be used for hot water storage tanks with different capacities.
  • a hot water tank 1 is shown for heating water in a sectional view from one side.
  • Fig. 2 shows a sensor system 2 for temperature measurement for the hot water tank 1 from Fig. 1 in a sectional view.
  • the sensor system 2 is arranged on a heating flange 12 of the hot water tank 1 separated from the heating element 11, so that between the heating element 11 and sensor system 2 a safety distance is maintained in order to avoid overheating of the sensor system 2.
  • the sensor system 2 has three temperature sensors 5, 6, 14 made of a resistance wire with temperature-dependent resistance.
  • the three temperature sensors 5, 6, 14 are connected in series in a sensor chain and are arranged in a sensor tube 7, wherein they are interconnected within the sensor tube 7 and arranged in the longitudinal direction of the sensor tube 7.
  • the sensor tube 7 has the shape of a straight rod.
  • the first terminal 3 of the first temperature sensor 5 is, like all other terminals connectable via the terminal contacts 13 of the sensor system 2 to a reading unit, not shown for reasons of representation.
  • the second terminal 4 of the first temperature sensor 5 is connected to the first terminal 3 of the next, so the second temperature sensor 14, which is also connected to the readout unit, not shown.
  • the second terminal 4 of the second temperature sensor 14 to the first terminal 3 of the next, so the last Temperature sensor 6 connected, which is connectable to the readout unit, not shown.
  • the second terminal 4 of the last temperature sensor 6 can also be connected to the reading unit, not shown.
  • the sensors can be read both serially and in parallel.
  • a temperature can be determined which corresponds to the averaging of the temperatures which are detected by the individual temperature sensors. For this purpose, the resistance of the entire sensors connected in series can be determined. In the parallel readout of the sensors, the temperature detected by the individual temperature sensors can be determined. For this purpose, the resistance of each individual temperature sensor can be determined.
  • the temperature sensors 5, 6, 14 of the sensor chain define a path that starts with the first temperature sensor 5 and ends with the last temperature sensor 6. This distance extends from the first half 8 of the water tank 9 to the second half 10 of the water tank 9.
  • the first temperature sensor 5 is at the water inlet 15 in the first quarter 16 of the water tank
  • the last temperature sensor 6 is at the water outlet 17 in the water tank last quarter 18 of the water tank 9 arranged.
  • the heating element 11 can be controlled via the first temperature sensor 5.
  • the present invention makes it possible to detect the water temperature of a hot water storage tank with simple structural and cost-effective means, whereby both an overall temperature and temperatures of partial volumes can be detected. In this way, a sensor system can be provided that can be used for hot water storage tanks with different capacities.

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  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher zur Erwärmung von Wasser, mit einem Sensorsystem zur Temperaturmessung, das zumindest drei Temperatursensoren aufweist.
    • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die deutsche Offenlegungsschrift DE 851 99 21 U1 bekannt, in der ein Temperaturfühler eines Warmwasserbereiters mit zwei in ein einziges Schutzrohr von dessen offenen Ende eingeschobenen Temperaturfühlerpatronen offenbart ist. Durch die eine Temperaturfühlerpatrone wird ein Temperaturregler geschaltet. Die andere Temperaturfühlerpatrone schaltet einen Temperaturbegrenzer. Die Patronen sind übereinander im Schutzrohr angeordnet.
  • Weiter ist aus der deutschen Patentschrift DE 44 01 539 C2 ist eine Erfassungseinrichtung für den nutzbaren Ladezustand eines Warmwasserspeicher-Heizgeräts mit einer Temperaturmessung über die Höhe des Speicherbehälters bekannt. Über die Höhe des Speicherbehälters sind mehrere Temperaturfühler verteilt, wobei der oberste beim Laden und der unterste beim Entladen weggeschaltet wird. Im oder am Speicherbehälter ist ein an die Steueraschaltung angeschlossener, langgestreckter Temperaturfühler angeordnet, der nach Art eines Rohrheizkörpers aufgebaut ist, wobei ein einem metallischen Mantelrohr ein Widerstandsdraht mit temperaturabhängigem Widerstand eingebettet ist. Ein weiterer Temperaturfühler ist nahe bei dem Warmwasserauslauf angeordnet.
  • Ein weiterer Speicher ist in der EP 2216610 A1 offenbart.
    • Der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Warmwasserspeicher zur Erwärmung von Wasser mittels elektrischer Energie bereitzustellen. Insbesondere soll ein Sensorsystem zur Temperaturmessung bereitgestellt werden, das sowohl die Messung einer gemittelten Temperatur des Warmwasserspeicherinhalts als auch die Messung der Temperaturen von Teilvolumina des Warmwasserspeicherinhalts ermöglichen soll. Außerdem soll das Sensorsystem leicht für Warmwasserspeicher mit verschiedenen Fassungsvermögen anpassbar sein.
    • Erfindungsgemäße Lösung
  • Die Bezugszeichen in sämtlichen Ansprüchen haben keine einschränkende Wirkung, sondern sollen lediglich deren Lesbarkeit verbessern.
  • Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch einen Warmwasserspeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Unter einem Warmwasserspeicher zur Erwärmung von Wasser mittels elektrischer Energie ist ein Gerät zu verstehen, in denen Wasser erwärmt und gespeichert werden kann, wobei beispielsweise Untertisch-, Übertisch- als auch Wandgeräte eingeschlossen sind. Hierzu kann der Warmwasserspeicher zumindest einen Wassertank aufweisen. Ein erfindungsgemäßer Warmwasserspeicher kann sowohl druckfest als auch drucklos ausgeführt sein. Unter einem Sensorsystem zur Temperaturmessung ist ein System aus Temperatursensoren zu verstehen, das zur Ermittlung einer Wassertemperatur einsetzbar ist.
  • Die Erfindung eignet sich insbesondere für die Erwärmung von Frischwasser. Es sind aber beispielsweise auch Ausführungen der Erfindung für die Verwendung von Brauchwasser denkbar. Das erwärmte Wasser kann beispielsweise zur Körperreinigung, Geschirrreinigung oder als Trinkwasser verwendet werden. Die Erfindung eignet sich insbesondere für Warmwasserspeicher, die Wasser auf eine Temperatur von mindestens 15°C (Grad Celsius), besonders vorzugsweise mindestens 50°C, besonders vorzugsweise mindestens 60°C erwärmen können. Die Erfindung eignet sich insbesondere für Warmwasserspeicher, die Wasser auf eine Temperatur von nicht mehr als 100°C, besonders vorzugsweise nicht mehr als 75°C, besonders vorzugsweise nicht mehr als 65°C erwärmen können.
  • Es ist ein erreichbarer Vorteil des erfindungsgemäßen Warmwasserspeichers, dass eine Gesamttemperatur des in dem Warmwasserspeicher enthaltenen Wassers ermittelt werden kann. Dies kann über die Temperatursensoren erfolgen, die in verschiedenen Bereichen innerhalb des Wassertanks des Warmwasserspeichers angeordnet sind, und die in einer Sensorkette beginnend mit einem ersten Temperatursensor bis hin zu einem letzten Temperatursensor der Sensorkette in Serie hintereinander verschaltet sind. Hierbei kann durch ein serielles Auslesen der Temperaturen ein Mittelwert der Einzeltemperaturen ermittelt werden.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht ebenfalls die Temperatur des Wassers von den Bereichen zu ermitteln, in denen zumindest ein Temperatursensor angeordnet ist. Hierzu kann die von einem einzelnen Sensor, der auch in der Sensorkette angeordnet sein kann, ermittelte Temperatur ausgelesen werden. Das Auslesen der einzelnen Temperatursensoren kann auch als paralleles Auslesen der Temperatursensoren bezeichnet werden. Vorteilhafterweise kann hierzu ein Anschluss des Temperatursensors, z.B. der erste Anschluss verwendet werden. So kann insbesondere die Wassertemperatur an dem Wasserauslass oder dem Wassereinlass ausgegeben werden, wodurch eine verbesserte Steuerung der Heizelemente ermöglicht werden kann.
  • Weiter ist ein erreichbarer Vorteil der Erfindung, dass das Sensorsystem für Warmwasserspeicher mit unterschiedlichen Fassungsvermögen einsetzbar ist, da die Temperatursensoren der Sensorkette an unterschiedlichste geometrische Vorgaben des Warmwasserspeichers angepasst werden können. Hierzu bedarf es lediglich einer Anpassung der mechanischen Befestigung der Temperatursensoren, bei gleichbleibendem Anschluss des Sensorsystems.
    • Bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung
  • Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Erfindungsgemäß weist das Sensorsystem zumindest drei Temperatursensoren auf. Besonders vorzugsweise weist das Sensorsystem zumindest vier, fünf oder sechs Temperatursensoren auf. Die Temperatursensoren einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind in einer Sensorkette in Serie geschaltet, wobei der erste und der letzte Temperatursensor an eine Ausleseeinheit anschließbar sind. Hierzu weist das Sensorsystem außerhalb des Wassertanks Anschlüsse auf, über die die Ausleseeinheit, die außerhalb des Wassertanks angeordnet sein kann, mit den Temperatursensoren verbindbar ist. Insbesondere sind die Temperatursensoren der Sensorkette so angeordnet, dass die Sensorkette keine Ringform aufweist. In der Sensorkette können besonders vorzugsweise beliebig viele Temperatursensoren angeordnet sein. Durch die Sensorkette ist eine Anpassung an unterschiedliche Tankformen und/oder Tankvolumina eines Warmwasserspeichers möglich. Vorteilhafterweise können verschiedene Temperaturzonen des Warmwasserspeichers erreicht werden. So kann das Sensorsystem bei einer vertikalen Erstreckung des Warmwasserspeichers sich ebenfalls vertikal erstrecken. Unter einer vertikalen Erstreckung eines Warmwasserspeichers, ist ein Warmwasserspeicher mit einem Wassertank zu verstehen, der höher als breit ist. Bei einer solchen Anordnung kann sich erwärmtes Wasser in höheren Lage als kaltes Wasser befinden, wodurch Wasserschichten unterschiedlicher Temperatur entstehen können, die von einzelnen Temperatursensoren der Sensorkette erfasst werden können. Bei einem erfindungsgemäßen Warmwasserspeicher können die Temperatursensoren des Sensorsystems im Innenraum des Wassertanks des Warmwasserspeichers angeordnet sein.
  • Besonders vorzugsweise kann das Sensorsystem weitere Temperatursensoren aufweisen, die nicht in der Sensorkette angeordnet sind. Hierdurch kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass das Sensorsystem an unterschiedlichste Ausgestaltungen des Wassertanks des Warmwasserspeichers angepasst werden kann.
  • So könnte z.B. die Wassertemperatur in einer Ausbuchtung des Wassertanks durch weitere zusätzliche Temperatursensoren, die an einer beliebigen Stelle der Sensorkette angeordnet sein können, erfasst werden. Weitere Temperatursensoren, die nicht Teil der Sensorkette sind, können die Funktionalität des Sensorsystems vorteilhafterweise erweitern. So könnten beispielsweise Temperatursensoren für eine Sicherheitsabschaltung eingesetzt werden, die eine Überhitzung bei Leerlaufen des Tanks durch eine Leckage verhindern kann.
  • Erfindungsgemäß sind zumindest die Temperatursensoren der Sensorkette in einem Fühlerrohr angeordnet. Besonders vorzugsweise ist das Fühlerrohr geschlossen. In einem erfindungsgemäßen Warmwasserspeicher können auch sämtliche Temperatursensoren des Sensorsystems in dem Fühlerrohr angeordnet sein. Durch das Fühlerrohr können die Temperatursensoren vor äußeren Einflüssen geschützt werden. Das Fühlerrohr kann die Temperatursensoren beispielsweise vor mechanischer Belastung, die beim Einsetzen in den Warmwasserspeicher während der Montage auftreten kann, oder vor Korrosion durch das in dem Warmwasserspeicher befindliche Wasser schützen. Hierzu ist das Fühlerrohr vorteilhafterweise mechanisch stabil und wasserdicht ausgelegt.
  • Erfindungsgemäß sind die Temperatursensoren innerhalb des Fühlerrohrs miteinander verbunden. Die Temperatursensoren der Sensorkette sind innerhalb des Fühlerrohrs in Serie miteinander verbunden. Hierdurch kann die Verschaltung der Sensoren ohne Herausführung von Anschlüssen aus dem Fühlerrohr ermöglicht werden, was eine Minimierung der Anschlüsse des Sensorsystems ermöglicht.
  • Vorzugsweise sind die Temperatursensoren der Sensorkette in Längsrichtung des Fühlerrohrs angeordnet. Hierbei erstreckt sich die Sensorkette vorteilhafterweise entlang des Fühlerrohrs, so dass die Stellen, an denen eine Wassertemperatur ermittelt werden kann, durch die Form des Fühlerrohrs bestimmbar sind. Besonders vorzugsweise weist das Fühlerrohr die Form eines geraden Stabes auf. Hierdurch kann das Sensorsystem auch für bereits existierende Warmwasserspeicher eingesetzt werden. Des Weiteren ermöglicht ein Fühlerrohr mit einer geraden Form eine leichte Herstellung sowie Montage, da die Temperatursensoren beispielsweise nur in das Fühlerrohr eingeschoben werden müssen oder das Fühlerrohr mit enthaltenen Temperatursensoren leicht in einen handelsüblichen Warmwasserspeicher integrierbar ist. Es sind auch Ausführungsformen der Erfindung denkbar, in denen das Fühlerrohr eine beliebige Geometrie annehmen kann.
  • Erfindungsgemäß ist der erste Anschluss jedes Temperatursensors der Sensorkette an eine Ausleseeinheit anschließbar. Hierdurch wird vorteilhafterweise ermöglicht, dass jeder Temperatursensor einzeln auslesbar ist, wodurch die von jedem Temperatursensor erfasste Temperatur ermittelbar ist. Erfindungsgemäß sind die Anschlüsse der Temperatursensoren an eine Ausleseeinheit anschließbar, indem sie durch eine Leitung zu einem Anschluss aus dem Wassertank herausgeführt werden. Die ermittelte Temperatur dieser Messung kann einer Mittelung der Temperaturen entsprechen, die von den einzelnen Temperatursensoren erfasst werden. Indem weitere Anschlüsse von Temperatursensoren, die zwischen dem ersten und dem letzten Temperatursensor der Sensorkette angeordnet sind, an eine Ausleseeinheit anschließbar sind, kann vorteilhafterweise ermöglicht werden, dass die von einzelnen Temperatursensoren ermittelten Temperaturen ausgelesen werden können. Vorteilhafterweise kann hierdurch die Messung der Temperatur von Teilvolumina des in dem Warmwasserspeicher enthaltenen Wassers, wie z.B. von Wasserschichten ermöglicht werden. So kann beispielsweise die Temperatur am Wasserauslass des Wassertanks ermittelt werden, um über einen Vergleich mit der gemittelten Wassertemperatur auf die verfügbare Wassermenge an warmem Wasser schließen zu können. Ist beispielsweise die Temperatur am Wasserauslass hoch, die gemittelte Temperatur jedoch gering, lässt sich daraus auf eine geringere Menge an verfügbarem heißen Wasser schließen, als bei hoher Temperatur des Wassers am Wasserauslass und hoher gemittelter Gesamttemperatur.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Strecke, an der Temperatursensoren angeordnet sind, von einer ersten Hälfte eines Wassertanks des Warmwasserspeichers in eine zweite Hälfte des Wassertanks. Besonders vorzugsweise erstreckt sich die Strecke, an der Temperatursensoren angeordnet sind, von einem ersten Drittel, vorzugsweise Viertel, vorzugsweise Achtel bis zu einem letzten Drittel, vorzugsweise Viertel, vorzugsweise Achtel der Höhe des Wassertanks des Warmwasserspeichers. Unter der Höhe des Wassertanks ist die längste Erstreckung des Innenraums des Warmwassertanks zu verstehen. Unter der Strecke, an der Temperatursensoren angeordnet sind, ist die Strecke zu verstehen, die mit dem ersten Temperatursensor der Sensorkette beginnt und mit dem letzten Temperatursensor der Sensorkette endet. Vorteilhafterweise können die Abstände zwischen den Temperatursensoren der Sensorkette so gewählt werden, dass die Strecke, an der Temperatursensoren angeordnet sind, für Warmwasserspeicher mit unterschiedlichen Fassungsvermögen angepasst werden kann.
  • Bei einem Sensorsystem mit drei Temperatursensoren, die in der Sensorkette in Serie geschaltet sind, ist der mittlere Sensor besonders vorzugsweise in der Mitte des Warmwasserspeichers, der erste Sensor besonders vorzugsweise an dem Wassereinlass, und der letzte Sensor besonders vorzugsweise an dem Wasserauslass angeordnet, wobei z.B. der Wassereinlass in dem ersten Viertel und der Wasserauslass in dem letzten Viertel des Wassertanks angeordnet sein kann. Vorteilhafterweise ist eine Verlängerung der Sensorkette des Sensorsystems einfach möglich.
  • Erfindungsgemäß bevorzugte Temperatursensoren sind aus einem Widerstandsdraht mit temperaturabhängigem Widerstand gefertigt. Besonders vorzugsweise sind die Temperatursensoren aus Kaltleiterwiderständen, sogenannten PCT Widerständen, gefertigt, bei denen sich der Widerstand mit steigender Temperatur erhöht. Es sind auch Ausführung der Erfindung denkbar, in denen die Temperatursensoren aus Heißleiterwiderständen, sogenannten NTC-Widerständen, gefertigt sind, bei denen sich der Widerstand mit steigender Temperatur verringert. Bei Einsatz eines temperaturabhängigen Widerstands kann eine Temperaturmessung mittels einer elektrischen Messung vorteilhafterweise ermöglicht werden, was die Weiterverarbeitung der ermittelten Messergebnisse in einem elektronischen System ermöglichen kann.
  • Erfindungsgemäß ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Sensorsystem getrennt von einem Heizelement an dem Warmwasserspeicher angeordnet ist. Hierdurch kann ein nötiger Sicherheitsabstand zwischen dem Sensorsystem und einem Heizelement eingehalten werden, sodass eine Überhitzung des Sensorsystems vermieden werden kann. Des Weiteren können die Temperatursensoren des Sensorsystems unabhängig von dem Heizelement an dem Warmwasserspeicher angeordnet werden.
  • In einer weiteren erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform weist der Warmwasserspeicher einen Heizflansch auf, an dem das Sensorsystem angeordnet ist.
  • Dies ermöglicht den vorteilhaften Einsatz des Sensorsystems für bereits auf dem Markt erhältliche Warmwasserspeicher. Außerdem wird der Einsatz in einer Baugruppe ermöglicht, die eine kostengünstige Herstellung sowie eine einfache Montage ermöglicht.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht mit einfachen konstruktiven und kostengünstigen Mitteln das Erfassen der Wassertemperatur eines Warmwasserspeichers, wobei sowohl eine Gesamttemperatur als auch Temperaturen von Teilvolumina erfasst werden können. Hierdurch kann ein Sensorsystem bereitgestellt werden, dass für Warmwasserspeicher mit verschiedenen Fassungsvermögen einsetzbar ist.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels, auf welches die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, näher beschrieben.
  • Es zeigen schematisch:
    • Fig. 1
    einen Warmwasserspeicher in einer Schnittansicht von einer Seite;
    und
    Fig. 2
    ein Sensorsystem für einen Warmwasserspeicher gemäß Fig. 1 in einer Schnittansicht.
    Ausführliche Beschreibung anhand von einem Ausführungsbeispiel
  • Bei der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
  • Das Ausführungsbeispiel wird im Folgenden anhand der Fig. 1 und 2 erläutert. In Fig. 1 dargestellt ist ein Warmwasserspeicher 1 zur Erwärmung von Wasser in einer Schnittansicht von einer Seite. Fig. 2 zeigt ein Sensorsystem 2 zur Temperaturmessung für den Warmwasserspeicher 1 aus Fig. 1 in einer Schnittansicht. Das Sensorsystem 2 ist an einem Heizflansch 12 des Warmwasserspeichers 1 getrennt von dem Heizelement 11 angeordnet, so dass zwischen Heizelement 11 und Sensorsystem 2 ein Sicherheitsabstand eingehalten wird, um eine Überhitzung des Sensorsystems 2 zu vermeiden. Das Sensorsystem 2 weist drei aus einem Widerstandsdraht mit temperaturabhängigem Widerstand gefertigte Temperatursensoren 5, 6, 14 auf. Die drei Temperatursensoren 5, 6, 14 sind in einer Sensorkette in Serie geschaltet und sind in einem Fühlerrohr 7 angeordnet, wobei sie innerhalb des Fühlerrohrs 7 miteinander verbunden und in Längsrichtung des Fühlerrohrs 7 angeordnet sind. Das Fühlerrohr 7 weist die Form eines geraden Stabes auf.
  • Der erste Anschluss 3 des ersten Temperatursensors 5 ist, wie sämtliche weitere Anschlüsse über die Anschlusskontakte 13 des Sensorsystems 2 an eine aus Darstellungsgründen nicht gezeigte Ausleseeinheit anschließbar. Der zweite Anschluss 4 des ersten Temperatursensors 5 ist an den ersten Anschluss 3 des nächsten, also des zweiten Temperatursensors 14 angeschlossen, der ebenfalls an die nicht gezeigte Ausleseeinheit anschließbar ist. Ebenso ist der der zweite Anschluss 4 des zweiten Temperatursensors 14 an den ersten Anschluss 3 des nächsten, also des letzten Temperatursensors 6 angeschlossen, der an die nicht gezeigte Ausleseeinheit anschließbar ist. Der zweite Anschluss 4 des letzten Temperatursensors 6 ist ebenfalls an die nicht gezeigte Ausleseeinheit anschließbar. Somit können die Sensoren sowohl seriell als auch parallel ausgelesen werden. Bei dem seriellen Auslesen der Sensoren kann eine Temperatur ermittelt werden, die der Mittelung der Temperaturen entspricht, die von den einzelnen Temperatursensoren erfasst werden. Hierzu kann der Widerstand der gesamten, in Serie geschalteten Sensoren ermittelt werden. Bei dem parallelen Auslesen der Sensoren kann die von den einzelnen Temperatursensoren erfasste Temperatur ermittelt werden. Hierzu kann der Widerstand jedes einzelnen Temperatursensors ermittelt werden.
  • Die Temperatursensoren 5, 6, 14 der Sensorkette definieren eine Strecke, die mit dem ersten Temperatursensor 5 beginnt und mit dem letzten Temperatursensor 6 endet. Diese Strecke erstreckt sich von der ersten Hälfte 8 des Wassertanks 9 bis in die zweite Hälfte 10 des Wassertanks 9. Der erste Temperatursensor 5 ist an dem Wassereinlass 15 in dem ersten Viertel 16 des Wassertanks, der letzte Temperatursensor 6 ist an dem Wasserauslass 17 in dem letzten Viertel 18 des Wassertanks 9 angeordnet. Durch diese Anordnung kann über einen Vergleich der gemittelten Wassertemperaturen auf die verfügbare Menge an warmem Wasser geschlossen werden. Ist beispielsweise die Temperatur am Wasserauslass 17 hoch, die gemittelte Temperatur jedoch gering, lässt sich daraus auf eine geringere Menge an verfügbarem heißen Wasser schließen, als bei hoher Temperatur des Wassers am Wasserauslass 17 und hoher gemittelter Gesamttemperatur. Außerdem kann das Heizelement 11 über den ersten Temperatursensor 5 gesteuert werden.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht mit einfachen konstruktiven und kostengünstigen Mitteln das Erfassen der Wassertemperatur eines Warmwasserspeichers, wobei sowohl eine Gesamttemperatur als auch Temperaturen von Teilvolumina erfasst werden können. Hierdurch kann ein Sensorsystem bereitgestellt werden, dass für Warmwasserspeicher mit verschiedenen Fassungsvermögen einsetzbar ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Warmwasserspeicher
    2
    Sensorsystem
    3
    erster Anschluss
    4
    zweiter Anschluss
    5
    erster Temperatursensor
    6
    letzter Temperatursensor
    7
    Fühlerrohr
    8
    erste Hälfte
    9
    Wassertank
    10
    zweite Hälfte
    11
    Heizelement
    12
    Heizflansch
    13
    Anschlusskontakte
    14
    zweiter Temperatursensor
    15
    Wassereinlass
    16
    erstes Viertel
    17
    Wasserauslass
    18
    letztes Viertel

Claims (8)

  1. Warmwasserspeicher (1) zur Erwärmung von Wasser, mit einem Sensorsystem (2) zur Temperaturmessung, das zumindest drei Temperatursensoren aufweist, wobei die Temperatursensoren in einer Sensorkette in Serie geschaltet sind, wobei jeder Temperatursensor einen ersten (3) und einen zweiten Anschluss (4) aufweist, und zwischen dem ersten (5) und dem letzten Temperatursensor (6) der Sensorkette der erste Anschluss (3) eines Temperatursensors an den zweiten Anschluss (4) eines nächsten Temperatursensors angeschlossen ist, und zumindest der erste Anschluss (3) des ersten Temperatursensors (5) und der zweite Anschluss (4) des letzten Temperatursensors (6) der Sensorkette an eine Ausleseeinheit anschließbar sind, wobei zumindest die Temperatursensoren der Sensorkette in einem Fühlerrohr (7) in Serie miteinander verbunden angeordnet sind, wobei die im Fühlerrohr (7) angeordneten Temperatursensoren (5, 6) innerhalb eines Wassertanks des Warmwasserspeichers (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschluss (3) jedes Temperatursensors der Sensorkette an eine Ausleseeinheit über Anschlusskontakte (13) des Sensorsystems (2) anschließbar ist, dergestalt dass die Anschlüsse (3) jedes Temperatursensors (5, 6) der Sensorkette durch jeweils eine Leitung zu einem Anschluss aus dem Wassertank herausgeführt werden.
  2. Warmwasserspeicher (1) zur Erwärmung von Wasser, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren innerhalb des Fühlerrohrs (7) miteinander verbunden sind.
  3. Warmwasserspeicher (1) zur Erwärmung von Wasser, nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren der Sensorkette in Längsrichtung des Fühlerrohrs (7) angeordnet sind.
  4. Warmwasserspeicher (1) zur Erwärmung von Wasser, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fühlerrohr (7) die Form eines geraden Stabes aufweist.
  5. Warmwasserspeicher (1) zur Erwärmung von Wasser, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strecke, an der Temperatursensoren angeordnet sind, sich von einer ersten Hälfte (8) eines Wassertanks (9) des Warmwasserspeichers (1) in eine zweite Hälfte (10) des Wassertanks (9) erstreckt.
  6. Warmwasserspeicher (1) zur Erwärmung von Wasser, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren aus einem Widerstandsdraht mit temperaturabhängigem Widerstand gefertigt sind.
  7. Warmwasserspeicher (1) zur Erwärmung von Wasser, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (2) getrennt von einem Heizelement (11) an dem Warmwasserspeicher (1) angeordnet ist.
  8. Warmwasserspeicher (1) zur Erwärmung von Wasser, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Warmwasserspeicher (1) einen Heizflansch (12) aufweist, an dem das Sensorsystem (2) angeordnet ist.
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