EP2720591B1

EP2720591B1 - Duschwanne und verfahren zur herstellung einer duschwanne

Info

Publication number: EP2720591B1
Application number: EP12728367.9A
Authority: EP
Inventors: Christoph Rusch; Marcel Aeschlimann; Christopher Rast; Reto Schmid; Martin Sigrist
Original assignee: JOULIA AG
Current assignee: JOULIA AG
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2018-01-17
Anticipated expiration: 2032-06-07
Also published as: WO2012171129A2; JP2014523511A; CH705186A2; CA2838494A1; CN103826514A; US20140237714A1; EP2720591A2; WO2012171129A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Duschwannen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Duschwanne gemäss dem Oberbegriff der entsprechenden unabhängigen Patentansprüche.
Eine derartige Duschwanne ist beispielsweise aus WO 2010/088784 A1 derselben Anmelderin bekannt. Der Wärmetauscher weist eine ebene Deckplatte als Ablauffläche auf, über welche Abwasser abläuft. Die Deckplatte ist aus Chromstahl geformt, bildet den Boden der Duschwanne und kann integral mit der Duschwanne geformt sein. Entweder besteht die Platte aus zwei Schichten, von denen die eine profiliert und unter die andere platziert ist, wodurch mäandernde Kanäle zwischen den Platten definiert sind, oder Rohre, durch welche aufzuwärmendes Wasser fliesst, sind gegen eine Platte gelötet.
DE 44 06 971 zeigt eine Duschwanne, an deren Unterseite durch das Aufschweissen von Rohren oder Profilen Kanäle angebracht sind, durch welche Kaltwasser fliesst. NL 1031082 zeigt einen Wärmetauscher unterhalb einer Duschwanne, bei dem Rohre über einen schmalen Steg an eine Ablauffläche gelötet sind.
EP 2 072 930 A2 zeigt eine beheizbare Bade- oder Duschwanne mit einem ersten Blech im Kontakt mit Abwasser und Heizrohren, oder mit einem zweiten Blech, wobei zwischen den beiden Blechen Hohlräume als Heizkanäle vorliegen. Dabei kann das erste Blech aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sein.
US 2009/0266105 A1 offenbart einen Wärmetauscher aus Aluminium für einen Kühlschrank, bei welchem ein Rohr mittels Punktschweissen auf einer Platte fixiert wird, und anschliessend Rohre und Platte mit einer Farbschicht geschützt werden. WO 2009/030503 beschreibt die Herstellung von thermischen Solarkollektoren, bei denen Wärmefluidrohre mit einem Laser auf ein Absorberblech geschweisst sind.
GB2420973 zeigt eine Duschwanne mit Wärmetauscher mit einem hinterschnittigen Wannenrand, in welchen ein elastischer Bereich eines einsetzbaren Wannenbodens einschnappt. In einer anderen Ausführungsform kann ein weiterer hinterschnittiger Bereich des Wannenrandes mit Vorsprüngen des Wannenbodens zusammenwirken, um bei Verdrehung des Wannenbodens diesen zu verriegeln respektive freizugeben.
Insgesamt ist bei bestehenden Wärmetauschern dieser Art die Bauhöhe zu hoch und die Reinigung schwierig. Die Reinigung ist auch technisch relevant, da die Sauberkeit des Wärmetauschers einen grossen Einfluss auf den Wirkungsgrad des Wärmetauschers hat. Ferner ist die Herstellung aufwendig und das Materialgewicht sehr hoch.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Duschwanne der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine vergleichsweise kleine Bauhöhe aufweist und einfach zu reinigen ist. Eine weitere Aufgabe ist, ein entsprechendes Herstellungsverfahren für eine Duschwanne zu schaffen.
Diese Aufgabe lösen eine Duschwanne und ein Verfahren zur Herstellung einer Duschwanne mit den Merkmalen der entsprechenden unabhängigen Patentansprüche.
Gemäss der Erfindung liegt eine Duschwanne mit einem Wärmetauscher vor, wobei der Wärmetauscher unterhalb der Duschwanne für eine Wärmerückgewinnung aus Abwasser zum Aufwärmen von Frischwasser angeordnet ist, wobei eine erste Wärmetauscheroberfläche im Kontakt mit dem Abwasser und eine zweite Wärmetauscheroberfläche im Kontakt mit dem Frischwasser steht, und die erste Wärmetauscheroberfläche den Boden oder einen Teil des Bodens der Duschwanne bildet. Dabei ist die Duschwanne aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt. Als Aluminimumlegierungen werden Metalllegierungen betrachtet, welche einen Gewichtsanteil von mindestens 80% Aluminium aufweisen. Im Folgenden ist, wo von Aluminium die Rede ist, auch eine Aluminiumlegierung mit gemeint. Es ist auch möglich, die Wanne aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von über 100 W/(mK) zu fertigen. Die zweite Wärmetauschoberfläche ist durch Rohre gebildet, welche durch Schweissen mit dem Boden der Duschwanne verbunden sind
In nicht erfindungsgemässen Ausführungsformen, die zum Verständnis der Erfindung dienen, liegen anstelle von Rohren Zwischenräume zwischen dem Boden und einer oder mehreren Platten, beispielsweise aus Metall, vor. Dabei bilden die Zwischenräume Kanäle zur Führung des Frischwassers, wie in der bereits erwähnten WO 2010/088784 beschrieben, welche hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird, insbesondere mit deren Figuren 2-6 und 9 und den entsprechenden Beschreibungsteilen.
Für alle Ausführungsformen gilt: um einen guten Wärmeübergang zu bewirken soll in den Rohren respektive den Kanälen eine turbulente Strömung vorliegen. Daher wird der Innendurchmesser der Rohre klein gehalten, oder es wird die Innenseite der Rohre profiliert, was beispielsweise auch durch Verformen der Rohre von aussen her geschehen kann. Durch solche Massnahmen steigt der Strömungswiderstand der Rohre, weshalb mehrere Rohre parallel geführt werden. Dabei ist die Länge der Rohre im wesentlichen gleich.
In einer Ausführungsform sind die Rohre Kompositrohre (oder Dualrohre) mit einer äusseren Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und einer Innenschicht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Als Kupferlegierungen werden Metalllegierungen betrachtet, welche einen Gewichtsanteil von mindestens 50% Kupfer aufweisen. Im Folgenden ist, wo von Kupfer die Rede ist, auch eine Kupferlegierung mit gemeint.
In einer anderen Ausführungsform, die zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist ein Kupferrohr auf den Wannenboden aus Aluminium geschweisst, insbesondere mittels Laserschweissen. Dazu wird vorzugsweise vorgängig eine schweissbare Anodisierungsschicht auf dem Wannenboden gebildet. Die Duschwanne und die Aussenseite der Rohre sind anodisiert. Während des Anodisierens sind die Rohre beispielsweise mit einer Kappe geschlossen, damit die Kupferschicht in den Rohren nicht durch das Anodisierungsbad aufgelöst wird. Vorzugsweise geschieht das Anodisieren nach dem Schweissen, wodurch der Schweissvorgang vereinfacht wird. Umgekehrt wird dann aber das Verbinden der Rohre mit Anschlusselementen aus Kupfer nach dem Anodisieren umständlicher, da die Entstehung eines galvanischen Elementes verhindert werden soll.
In einer Ausführungsform weist ein Randbereich der Duschwanne eine weitere oder eine verstärkte Beschichtung auf, insbesondere eine durch Pulverbeschichtung, beispielsweise mit Aluminiumoxid, erzeugte Schicht oder eine Lackschicht. Damit ist eine erhöhte Abriebfestigkeit im Randbereich erzielbar.
In einer Ausführungsform weist die ganze Duchschwanne eine Beschichtung auf, welche einen Korrosionsschutz oder Verschleissschutz, und/oder eine Benetzung der Oberfläche ermöglicht (hydrophile Beschichtung). Die Duschwanne wird durch einen Umformprozess geformt, insbesondere mittels Tiefziehen oder mittels Hydroforming (Innenhochdruckumformung) oder mittels superplastischer Verformung. Sie kann zusätzlich auch durch Biegen und Verschweissen einzelner Abschnitte der Duschwanne gebildet sein.
Die Verwendung von Aluminium als Grundmaterial führt zu einer Reihe von sich synergistisch ergänzenden Vorteilen, welche den Wirkungsgrad und die Herstellbarkeit verbessern.

Indem für den Wannenboden und die Rohre dasselbe Material verwendet wird, kann die Verbindung durch Löten oder Schweissen einfach gestaltet werden. Insbesondere ist das Laserschweissen von guter Qualität möglich. Dadurch verbessert sich die Qualität und die Lebensdauer der Vorrichtung.
Die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium ist vergleichsweise hoch, was den Wirkungsgrad verbessert.
Die anodische Passivierung von Aluminium führt - im Gegensatz zu einer Beschichtung mit Lack oder Email - zu einer hydrophilen, dünnen Schutzschicht mit gutem Wärmeübergang, was den Wirkungsgrad verbessert.
Durch die Verwendung von Kompositrohren mit einer Innenbeschichtung respektive einem Innenmantel aus Kupfer können auch Alurohre im Sanitärbereich eingesetzt werden. Indem diese Rohre aussen aus Aluminium sind, können Sie mit dem Wannenboden aus Aluminium verbunden werden, bevor beide gemeinsam anodisiert werden. Falls die Rohre nicht aus Aluminium wären, müsste der Wannenboden bereits vor dem Verbinden mit den Rohren anodisiert werden, was wiederum das Schweissen erschwert.
Aluminium ist besser umformbar als Stahl. Damit lässt sich der Auslaufbereich schmaler gestalten, wodurch die aktive Fläche des Wärmetauschers grösser wird als dies bei beispielsweise einer Stahlwanne ähnlicher Form möglich ist. Auch damit findet also eine Verbesserung des Wirkungsgrades statt.
Zudem lassen sich schärfere Konturen in den vier Ecken der Duschwanne formen, so dass gemäss einer Ausführungsform kein Schneiden und Schweissen oder keine weiteren Elemente als "Lückenfüller" für den Einbau erforderlich sind.
Aluminium ist mehr als 3 mal leichter als Kupfer und etwas weniger als 3 mal leichter als Stahl dies führt zu ganz erheblichen Gewichtsersparniss für den Tansport zur Baustelle erleichtert auch zusätzlich den Einbau zur präzisen Positionierung der Wanne.

Vorteilhaft ist die Kombination von Hydroforming zum Formen der Wanne mit Anodisieren als Oberflächenbehandlung: Ziehspuren an der Oberseite der Wanne, welche bei einem normalen Umformen mit Stempel und Matrize entstehen, müssten nachbearbeitet oder durch ein materialauftragendes Verfahren (Beschichten, Lackieren) kaschiert werden. Beim Hydroforming einer Wanne entstehen im Wesentlichen keine solchen Ziehspuren (oder nicht in einem Bereich, wo sie stören), und es kann somit eine Anodisierung durchgeführt werden, ohne dass die Wannenoberfläche nachbearbeitet werden muss.
Beim Umformen, insbesondere durch Hydroforming, können verschiedene Varianten von Duschwannen in derselben Form hergestellt werden. Diese Varianten weisen dieselbe Form der Vertiefung mit dem Wannenboden und dem Wärmetauscher auf, aber unterschiedliche grosse äussere Randbereiche als Stehflächen um diese herum. Auf diese Weise ist also ein Satz von Duschwannen, aufweisend unterschiedliche Varianten, herstellbar.
Ein weiterer Vorteil der Herstellung mittels Hydroforming ist, das hinterschnittige Partien besonders einfach, also ohne Verwendung von Schiebern, geformt werden können.
In einer Ausführungsform weist die Duschwanne einen Deckel auf, und ferner einen ersten Rand und einen zweiten Rand, wobei der erste und der zweite Rand einander gegenüber liegen, und wobei am ersten Rand ein geneigter Abstützbereich zum Abstützen des Deckels vorliegt, und am zweiten Rand der Duschwanne, welcher dem ersten Rand gegenüber liegt, ein hinterschnittiger Randbereich vorliegt. Durch die Neigung im Abstützbereich wird der Deckel bei Belastung in den hinterschnittigen Bereich hinein gedrückt. Im Abstützbereich liegen vorzugsweise keine hinterschnittigen Bereiche vor und ist der Deckel ohne weiteres nach oben anhebbar. Im hinterschnittigen Bereich hingegen ist der Deckel nicht anhebbar, ohne dass vorher der Deckel in horizontaler Richtung, zum zweiten Rand hin, aus dem hinterschnittigen Bereich gezogen wird.
In einer Ausfiihrungsform sind an der Unterseite der Duschwanne Verstärkungsprofile angeordnet. Damit kann die Duschwanne dünner und leichter gestaltet werden. Die Verstärkungsprofile können mit der Duschwanne verschweisst oder an diese geklebt sein. Die Verstärkungsprofile können ein U-Profil aufweisen und so eines oder mehrere der Rohre umfangen respektive überbrücken. Dies bedingt, dass die Verstärkungsprofile nach dem Anbringen der Rohre an der Duschwanne angebracht werden.
Zum Herstellen einer Duschwanne werden die folgenden Schritte ausgeführt:

Formen eines Aluminiumrohlings durch einen Umformprozess zur Form der Duschwanne, insbesondere durch Hydroforming;
Optional: Umformen, insbesondere Biegen, und Verschweissen einzelner Abschnitte des Rohlings;
Aufschweissen von Rohren, welche mindestens an ihrer Aussenseite aus Aluminium bestehen, an die Unterseite eines Wannenbodens;
Anodisieren der Duschwanne und der Rohre (wobei beim Anodisieren die Rohrenden vorzugsweise abgedeckt sind, vor allem wenn die Rohre aus Aluminium an der Innenseite eine Schicht aus Kupfer aufweisen);
optional: Anbringen der Verstärkungsprofile.

In einer Ausführungsform kann das Verfahren die weiteren Schritte aufweisen:

Anschliessen der Rohre an Sammelstücke oder an Übergangsrohre zu Sammelstücken aus einem anderen Metall als dem Aussenmaterial der Rohre;
in Bereichen von Verbindungen zwischen den Rohren und den Sammelstücken respektive Übergangsrohren, Herstellen einer elektrischen Isolationsschicht an der Aussenseite dieser Bereiche.

Das Verfahren zum Herstellen einer Duschwanne kann, insbesondere bei der Verwendung von Hydroforming, wiederholt durchgeführt werden, wobei Duschwannen mit unterschiedlich weit ausgedehnten äusseren Randbereichen hergestellt werden, wobei solche äusseren Randbereiche an Randbereiche einer Vertiefung der Duschwanne anschliessen. Diese äusseren Randbereiche bilden nach Einbau der Duschwanne eine Stehfläche. Es sind also mit demselben Formwerkzeug Duschwannen für Duschen mit unterschiedlich grossen Stehflächen herstellbar.
Der Begriff "Duschwanne" wird in dieser Anmeldung auch als den Begriff "Badewanne" umfassend verstanden. In einer weiteren Ausführungsform ist also die Duschwanne eine Badewanne. In diesem Fall weist der Wärmetauscher beispielsweise eine Breite zwischen 20cm und 70cm und eine Länge zwischen 80cm und 200cm.
In den Ausführungsformen beträgt ein Rohrabstand zwischen parallel verlaufenden Rohren des Wärmetauschers beispielsweise 1cm bis 5cm oder 2cm bis 5cm, insbesondere mindestens annähernd 2.4cm (von Mitte zu Mitte der Rohre gemessen). Im Gegensatz zu Rohren von Wärmetauschern in Solarkollektoren, wo höhere Temperaturgradienten vorliegen, ist der Rohrabstand insbesondere kleiner als 7cm. Ferner sind, ebenfalls im Gegensatz zu Rohren von Wärmetauschern in Solarkollektoren, beispielsweise auch die Abstände zwischen Schweisspunkten rund 2mm (von Mitte zu Mitte der Schweisspunkte gemessen), wobei beispielsweise die Schweisspunkte selber einen Durchmesser von weniger als 2mm aufweisen, und sind die Rohrdurchmesser kleiner, d.h. mit Innendurchmessern zwischen 4mm und 10mm, insbesondere 4.75mm.
In den Ausführungsformen können beispielsweise Sammelstücke, an welchen die Rohre angeschlossen sind, ausserhalb der Ablauf-fläche angeordnet sein.
Damit wird es möglich, dass eine möglichst grosse Fläche der Ablauffläche als Wärmetauscher wirkt.
In Ausführungsformen beträgt das Gefälle des Wannenbodens beispielsweise zwischen 3% und 4.5%, insbesondere 3.5%. Dies gilt für den Wannenboden im montierten Zustand. Unter der Annahme, dass die Ränder der Wanne horizontal zu montieren sind, gilt dies also auch für den Winkel zwischen den oberen Rändern der Wanne und dem Wannenboden. Mit diesem Gefälle ergibt sich ein besonders guter Wärmeübergang, unerwarteterweise besser als bei einem kleineren Winkel, wie beispielsweise 2%.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

Figur 1: eine Duschwanne in einer ersten Ausführungsform;
Figur 2: eine Duschwanne in einer zweiten Ausführungsform;
Figur 3: einen Querschnitt des Aufbaus eines Wärmetauschers mit einer Duschwanne aus Aluminium;
Figuren 4 und 5: zum besseren Verständnis der Erfindung Querschnitte des Aufbaus eines Wärmetauschers mit einer Duschwanne aus Stahl;
Figur 6: eine Duschwanne mit einer Auskragung zur Anordnung eines Ablaufs;
Figur 7: eine Bodenplatte mit Wärmetauscherrohren;
Figuren 8 und 9: eine Duschwanne in einer dritten Ausführungsform;
Figur 10: Varianten von Randbereichen zu einer Duschwanne; und
Figur 11: eine Duschwanne mit einem hinterschnittigen Randbereich.

Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt eine Duschwanne 10 in einer ersten Ausführungsform in einer Explosionszeichnung. Die Duschwanne 10 ist als Wärmetauscher 1 ausgebildet, indem ein Wannenboden 12, der während des Duschens von Abwasser überströmt wird, wärmeleitend mit Rohren 14 verbunden ist, durch welche Frischwasser geführt wird. Die Rohre 14 erstrecken sich dazu über einen möglichst grossen Teil des Wannenbodens 12. Das Frischwasser wird den Rohren 14 durch eine Zuführleitung 22 und ein erstes Sammelstück 21 zugeführt, und dort auf mehrere (zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr) parallele Rohre 14 verteilt, fliesst in Gegenrichtung zum Abwasser oder in dieselbe Richtung durch die mäandernden Rohre 14 zu einem zweiten Sammelstück 21. Dabei sind die Rohre 14 im wesentlichen äquidistant zueinander geführt, wodurch eine ausgeglichene Wärmeübertragung über die Fläche stattfindet. In der gezeigten Ausführungsform sind die Rohre 14 sowohl im Bereich, in welchem sie quer zum Gefälle des Wannenbodens 12 verlaufen, als auch im Bereich, in welchem sie parallel zum Gefälle verlaufen, voneinander beabstandet. Der Abstand der Rohre 14 beträgt zwischen 20mm und 30mm, beispielsweise 24 mm (von Mitte zu Mitte gemessen). Die Abschnitte der einzelnen Rohre 14 zwischen den Sammelstücken 21 sind alle gleich lang, so dass ihr Strömungswiderstand und damit auch ihr Durchfluss um Wesentlichen gleich ist. Am Übergang zwischen Rohren 14 und Sammelstücken 21 können aus fertigungstechnischen Gründen Übergangsrohr 20 angeordnet sein. Im Betrieb der Dusche fliesst das Abwasser über einen leicht geneigten Deckel 4 zu einer Seite der Duschwanne 10 hin zu einem Einlaufbereich 33, und von diesem wiederum, über die Breite des Wannenbodens 12 verteilt, über den Wannenboden 12 zu einem Auslaufbereich 34 und von dort zu einem Ablauf 35. Ein Randbereich 32, der vorzugsweise um die Duschwanne 10 herum führt, ist in einem Winkel zwischen etwa 40° bis 70° schräg ausgebildet. Zur Nivellierung der Duschwanne 10 bei der Installation können höhenverstellbare Füsse 132 vorliegen. Der Deckel 4 ist an seinem Deckelrand 42 mit einer korrespondierenden Schräge ausgebildet. Dadurch bildet der Randbereich 32 einen im Querschnitt trapezförmigen Sitz für den Deckel 4 und zentriert diesen in der Duschwanne 10.
Figur 2 zeigt eine Duschwanne in einer zweiten Ausführungsform in einer Explosionszeichnung. Es liegen von der Funktion her dieselben Elemente in etwas anderer Ausgestaltung als bei der Figur 1 vor. Zusätzlich liegen vor: Der Wannenboden 12 weist Stege oder Rippen 31 zur Verstärkung auf. Zwischen dem Wannenboden 12 und den Rohren 14 ist eine Blechplatte, im Folgenden Bodenplatte genannt, 13 angeordnet. Diese Bodenplatte 13 weist Ausschnitte 23 auf, welche mit der Lage der Rippen 31 korrespondieren, d.h. jeweils im Bereich einer Rippe 31 ausgeschnitten sind, so dass die Bodenplatte 13 flach auf die Unterseite des Wannenbodens 12 befestigt werden kann. Am Rand der Duschwanne 10 können heruntergebogene oder angeformte Seitenwände 37 vorliegen.
Figur 3 zeigt einen Querschnitt des Aufbaus eines Wärmetauschers mit einer Duschwanne 10 aus Aluminium, in der Regel einer Aluminiumlegierung. Die Duschwanne 10 ist durch einen Umformprozess, insbesondere Innenhochdruckumformen (Hydroforming) vorzugsweise einstückig gefertigt, und/oder durch Schneiden, Biegen und Schweissen; somit ist auch der Wannenboden 12 aus diesem Material. Der Wannenboden 12 ist im Betrieb mit warmem Abwasser 145 überströmt. Unterhalb des Wannenbodens 12 sind Rohre 14 mit Frischwasser 144, beispielsweise in einer Anordnung gemäss der Figur 1 oder 2 , direkt gegen die Unterseite des Wannenbodens 12 geschweisst, und zwar durch Laserschweissen. Kontaktbereiche von Schweisspunkten 143 weisen dabei einem Durchmesser d von vorzugsweise weniger als 2 mm auf. Der Abstand zwischen Schweisspunkten 143 beträgt beispielsweise mindestens annähernd 1mm (entlang der Richtung des Rohres). In einer Ausführungsform liegt der Abstand der Schweisspunkte 143 im Bereich zwischen 1.5mm und 2.5mm, insbesondere bei 2mm (jeweils von der Mitte eines Schweisspunktes bis zur Mitte des nächsten Schweisspunktes gemessen). Damit ergibt sich ein besserer Wärmeübergang: ein grösserer Abstand verschlechtert den Wirkungsgrad des Wärmetauschers, ein kleinerer Abstand verbessert ihn nicht wesentlich. Der Durchmesser eines Schweisspunktes ist dabei beispielsweise kleiner als 2mm, insbesondere ca. 1mm. Die Rohre 14 sind aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt. Vorzugsweise sind sie zudem an der Innenseite beschichtet, beispielsweise mit Polyethylen (PE). In einer anderen Ausführungsform sind die Rohre 14 Kompositrohre (Bimetallrohre, Verbundrohre, Dualrohre) mit einer äusseren Wandung oder Aussenschicht 141 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und mit einer inneren Wandung oder Innenschicht 142 aus Kupfer oder einer Kupferlegiereung., beispielsweise aus durch Phosphor desoxydiertem Kupfer (Cu-DHP). Beispielhaft verwendbare Kompositrohre weisen eine Wandstärke von ca. 0.55 mm Aluminium(legierung) und 0.25 mm Kupfer(legierung) bei einem Aussendurchmesser von ca. 6.5 mm auf (1/4" Zoll; 6.35mm). Der Innendurchmesser beträgt dabei ca. 4.75mm
Die Duschwanne 10 und damit auch der Wannenboden 12 und die Rohre 14 sind anodisiert (eloxiert), insbesondere hartanodisiert, und dadurch abreibfest und gleichwohl wärmeleitend. Zusätzlich zur Anodisierung kann der Rand der Wanne, der neben dem Deckel 14 sichtbar ist, in einer anderen Farbe beschichtet respektive lackiert sein.
Bei der Herstellung der Duschwanne 10 werden beim Anodisieren von Kompositrohren 14 diese an den Enden verschlossen, damit die Innenschicht aus Kupfer nicht im Anodisierungsbad aufgelöst wird.
Figur 10 zeigt schematisch Duschwannen 10 mit verschiedene Varianten von äusseren Randbereichen 36. Solche Varianten sind in derselben Form durch Umformen, insbesondere Hydroforming herstellbar. Die Form der Vertiefung der Wanne mit dem Wannenboden 12 und dem Wärmetauscher 1 ist bei diesen Varianten dieselbe, ein an die Vertiefung anschliessender äusserer Randbereich 36 ist in eine oder mehrere Richtungen unterschiedlich weit ausgedehnt gestaltet. Bei montierter Duschwanne 10 sind diese äusseren Randbereiche 36 im wesentlichen horizontal und bilden eine Trittfläche. Beispielsweise sind in dieser Weise Varianten herstellbar, bei denen die Grundfläche 90cm mal 90cm beträgt (Standardgrösse), oder 90cm mal 120cm, oder 90cm mal 140cm. Nicht dargestellt sind optionale seitliche Zusatzbereiche, welche nach unten gebogen werden, um Seitenwände 37 wie beispielsweise in der Ausführungsform der Figuren 8 und 9 zu bilden.
In einer nicht erfindungsgemässen Ausführungsform, die zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist die Duschwanne 10 aus Edelstahl rostfrei, insbesondere CrNi-Stahl, und sind Rohre 14 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung aufgeschweisst. Eine solche Anordnung weist aber einen verringerten Wirkungsgrad als Wärmetauscher auf.
Figur 4 zeigt zum besseren Verständnis einen Querschnitt des Aufbaus eines Wärmetauschers mit einer Duschwanne 10 aus Stahl, in der Regel aus einem emaillierbaren Stahl. Die Duschwanne 10 ist durch einen Umformprozess vorzugsweise einstückig gefertigt, und/oder durch Schneiden, Biegen und Schweissen; somit ist auch der Wannenboden 12 aus diesem Material. Der Wannenboden 12 ist im Betrieb mit warmem Abwasser 145 überströmt. Unterhalb des Wannenbodens 12 sind Rohre 14 mit Frischwasser 144, beispielsweise in einer Anordnung gemäss der Figur 1 oder 2 , gegen die Unterseite einer Bodenplatte 13 geschweisst, insbesondere durch Laserschweissen, oder gelötet. Kontaktbereiche von Lötstellen oder Schweisspunkten 143 weisen dabei einem Durchmesser d von vorzugsweise weniger als 2 mm auf Dadurch können Normen für den Trinkwasserschutz eingehalten werden. Die Bodenplatte 13 wiederum ist mittels einer Klebeschicht 15 gegen den Wannenboden 12 geklebt. Auf der oberen, d.h. abwasserseitigen Seite der Wannenboden 12 ist eine Deckschicht, typischerweise eine Lack- oder Emailleschicht 16 aufgebracht.
Das Material von Bodenplatte 13 und Rohren 14 ist vorzugsweise im Wesentlichen dasselbe oder gleich geartet, also beispielsweise jeweils eine Aluminium(legierung) oder jeweils eine Kupfer(legierung). Dadurch lassen sie sich einfach miteinander verbinden, insbesondere durch Schweissen oder Löten. Falls das Material Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist, sind die Rohre 14 beispielsweise Kompositrohre, wie oben beschrieben, also zumindest an der Aussenseite der Rohre aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
Die Klebeschicht 15 bewirkt einerseits einen Ausgleich unterschiedlicher Ausdehnungen von Wannenboden 12 und Bodenplatte 13 bei Erwärmung, und andererseits der Wärmeübertragung vom Wannenboden 12 an die Rohre 14. Die Klebeschicht 15 ist gemäss einer Variante durch einen Klebefilm gebildet, d.h. durch ein als dünne Schicht oder Folie bereitgestelltes, klebendes Material, beispielsweise aus einem thermoplastischen Material. Um die Wärmeleitfähigkeit des Klebefilms zu verbessern kann er mit Zusatzstoffen zur Verbesserung seiner Wärmeleitfähigkeit versetzt oder bestreut (an einer oder an beiden Seiten) sein. Solche Zusatzstoffe sind beispielsweise Pulver aus einem Metall (Aluminium, Kupfer, etc...)oder einem Carbid oder Borid (SiC, TiC, TiB₂).
Gemäss einer anderen Variante ist die Klebeschicht 15 ein Epoxidharz, welches ebenfalls mit einem der genannten Materialien als Zusatzstoff zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit versetzt sein kann. Figur 5 zeigt dem entsprechend eine Variante der Figur 4 mit Metallpartikeln 151 in der Klebeschicht 15.
Falls die Deckschicht eine Emailleschicht 16 ist, so ist gemäss einer Ausführungsform der Grundstoff für die Emailleschicht 16 vor dem Emaillieren mit einem Material zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit versetzt.
Gemäss einer Ausführungsform ist dieses Material ein Edelstahl rostfrei (Inox), insbesondere ein CrNi-Stahl.
Beispielhafte Ausführungsformen für wärmeleitende Emailleschichten sind:

Beispiel 1: Mischung aus handelsüblichem Grundemailschlicker und 50 Gew.-% Edelstahlpulver Cold 100. Ergebnis nach Einbrennen bei 850 °C auf einer Duschwanne: Die Schichtstärke lag bei 150 µm und die Oberfäche war glatt geschmolzen. Die Haftung nach EN 10209 Annex D lag bei 1. Cold 100 ist ein Material mit 19,1 % Ni, 20 % Cr, und 6,3 % Mo.
Beispiel 2: Mischung aus handelsüblichem säurefestes Direktemail und 30 Gew.-% Edelstahlpulver 304 LHD. Ergebnis nach Einbrennen bei 830 °C auf einer Duschwanne: Die Schichtstärke lag bei 100 µm und die Oberfläche war glatt geschmolzen. Die Haftung nach EN 10209 Annes D lag bei 1. 304 LHD ist ein Material mit 11,8 % Ni und 19 % Cr.
Beispiel 3: Mischung aus handelsüblichem Titanweiß-Deckemail und 20 Gew.-% 316 LHD. Ergebnis nach Einbrennen bei 820 °C auf einer Duschwanne: Die Schichtstärke des Titanweißemails lag bei 150 µm. Die Oberfläche war glatt geschmolzen und durch die Edelstahlpartikel leicht eingefärbt. 316 LHD ist ein Material mit 12,7 % Ni, 17 % Cr und 2,2 % Mo.
Beispiel 4: Mischung aus handelsüblichem Grundemail und 70 Gew.-% Edelstahlpulver 434 LHC. Ergebnis nach Einbrennen bei 850 °C auf einer Duschwanne: Die Haftung nach EN 10209 Annex D lag bei 2. Die Oberfläche war gleichmäßig matt. 434 LHC ist ein Material, mit 16,8 % Cr und 1,0 % Mo.

Bei der Herstellung der Emailschicht, zumindest einer Grundemailschicht, muss die Duschwanne 10 als ganzes emailliert werden. Um eine Deformation des Wannenbodens 12 bei den hohen Temperaturen (850 °C) beim Emaillieren zu verhindern, können Rippen 31 unterhalb des Wannenbodens 12 angeschweisst- oder gelötet sein. Vor dem Aufkleben der Bodenplatte 13 mit den Rohren 14 wird die Unterseite des Wannenbodens 12 sandgestrahlt oder dort die Emailschicht auf andere Weise entfernt. Die Rippen 31 erhalten anschliessend einen neuen Korrosionsschutz anstelle der entfernten Emailschicht.
Figur 6 zeigt eine Ausführungsform, in welcher der Ablauf 35 neben der als Wärmetauscher wirkenden Ablauffläche 17 angeordnet ist. Die Ablauffläche 17 bildet insbesondere ein Rechteck (oder einen Kreis oder ein Oval), und der Ablauf ist nicht innerhalb dieser Rechteckform (oder Kreis- respektive Ovalform) angeordnet. Somit steht die ganze Ablauffläche 17 als Wärmetauscherfläche zur Verfügung. Ferner ist auch eine regelmässigere Führung der beispielsweise mäandernden Rohre über die Ablauffläche möglich, weil keine Unterbrechung der rechteckigen (oder kreisförmigen oder ovalförmigen) Fläche durch den Ablauf vorliegt. Auch dadurch ist der Wärmeübergang verbessert.
Figur 7 zeigt dem entsprechend eine Bodenplatte 13 mit einer im Wesentlichen rechteckigen Kontur, wobei die Rohre 14 zum Anschluss von Sammelstücken 21 (strichliert) im Wesentlichen ausserhalb dieser Kontur angeordnet sind.
Der Ablauf 35 kann insbesondere bei einer Auskragung 18 der Duschwanne 10 angeordnet sein, so dass die Grundmasse der Duschwanne 10 nicht tangiert sind. Lediglich im Bereich der Auskragung 18 kann beim Einbau der Duschwanne beispielsweise eine entsprechende Öffnung in einer Wand 19, beispielsweise einer Leichtbauwand, hinter welcher Leitungen geführt sind, vorzusehen sein. Der Auslaufbereich 34 ist eine Rinne oder Vertiefung, welche das Abwasser zum Ablauf 35 führt. Eine Auskragung 18 und die weiteren hier bezüglich den Figuren 6 und 7 beschriebenen Merkmale können mit sonstigen Merkmalen der Ausführungsformen gemäss der Figur 1 wie auch der Figur 2 kombiniert sein.
Figuren 8 und 9 zeigen eine Duschwanne in einer dritten Ausführungsform in einer Aufsicht und einer Untersicht. Die einzelnen Elemente sind, soweit nicht anders beschrieben, wie in der Ausführungsform der Figur 1 ausgestaltet, mit einer Wanne aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Ein Unterschied gegenüber Figur 1 ist, dass der Wannenboden keinen ausgeprägten Ablaufkanal zum Ablauf hin aufweist, sondern ein Quergefälle, beispielsweise in Form eines Dreieckes. Der Wannenboden kann in der Hauptfliessrichtung ein Gefälle von 3.5% aufweisen. Im weiterer Unterschied zur Ausführungsform der Figur 1 ist, dass hier zusätzlich Verstärkungsprofile 131 vorliegen, welche mit der Unterseite des Wannenbodens 12 fest verbunden sind, insbesondere durch Kleben, Löten oder Schweissen. Im gezeigten Beispiel sind die Verstärkungsprofile 131 aus fertigungstechnischen Gründe auf die Unterseite des Wannenbodens 12 geklebt, beispielsweise mit einem Epoxidkleber. Die Verstärkungsprofile 131 weisen ein U-Profil mit zusätzlichen Flanschen auf, welche die Verbindung zum Wannenboden bilden. Die Verstärkungsprofile 131 sind jeweils an den beiden Enden der beiden Arme des U-Profiles (im Querschnitt betrachtet) mit der Unterseite des Wannenbodens verbunden. Die Verstärkungsprofile 131 erstrecken sich parallel zu Abschnitten der Rohre 14 und umfangen dabei eines oder mehrere der Rohre 14. Die Rohre 14 führen also durch das U-Profil der Verstärkungsprofile 131. Die Verstärkungsprofile 131 versteifen den Wannenboden und erlauben somit, diesen aus dünnerem Material zu gestalten. Zudem dienen die Verstärkungsprofile 131 als Schutz der Rohre 14 vor Beschädigung auf dem Bau, beispielsweise beim Abstellen des Wärmetauschers auf einer unebenen Fläche. Anschlüsse 24 für die Zuleitung und Ableitung von Wasser zum/vom Wärmetauscher sind beispielsweise nebeneinander an derselben Seitenwand 37 angeordnet.
Figur 11 zeigt eine Duschwanne 10 mit einem hinterschnittigen Randbereich 38. Dieser liegt einem abgeschrägten Abstützbereich 39 gegenüber. Diese beiden Bereiche bilden einen Sitz für den Deckel 4. Der Rand ist im hinterschnittigen Bereich 38 an einer Seite der Duschwanne 10, in einer senkrecht zum Rand verlaufenden Querschnittsebene betrachtet, hinterschnittig ausgeformt. Er bildet dadurch eine Einbuchtung, in welcher der Rand des Deckels 4 liegt. Dies hat zur Folge, dass der Deckel 4 sich an dieser Stelle nicht senkrecht nach oben bewegen werden kann, sondern dazu zuerst ein wenig, in Richtung der gegenüberliegenden Seite der Wanne, aus der Einbuchtung gezogen werden muss. Dies wiederum verhindert, dass bei einer Belastung des Deckels 4 auf der gegenüberliegenden Seite der (gewollt?) Deckel im Äbstützbereich 39 nach unten abrutscht, als Ganzes kippt und an der Seite mit der Einbuchtung angehoben wird. Der Abstützbereich weist gegenüber der Normalen (im montierten Zustand der Wanne, wobei der obere Rand der Wanne horizontal verläuft) eine Neigung zwischen 30° und 80° auf, insbesondere zwischen 45° und 70° und speziell von 60° auf. Der Deckel 4 liegt also auf dem Abstützbereich 39 auf und kann dort ohne weiteres angehoben werden. Durch die Neigung des Abstützbereiches 39 wird der Deckel 4 bei Belastung in die Einbuchtung hinein gedrückt. Die Ausgestaltung der Randbereiche gemäss der Figur 11 kann mit allen beschriebenen Varianten von Duschwannen, insbesondere jenen der Figuren 1 , 2 und 8 respektive 9 kombiniert werden.

Claims

Duschwanne (10) mit einem Wärmetauscher (1), wobei der Wärmetauscher (1) unterhalb der Duschwanne (10) für eine Wärmerückgewinnung aus Abwasser zum Aufwärmen von Frischwasser angeordnet ist, wobei eine erste Wärmetauscheroberfläche (17) im Kontakt mit dem Abwasser und eine zweite Wärmetauscheroberfläche im Kontakt mit dem Frischwasser steht, und die erste Wärmetauscheroberfläche (17) den Boden oder einen Teil des Bodens der Duschwanne (10) bildet, und die Duschwanne aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist, und die zweite Wärmetauschoberfläche durch Rohre (14) gebildet ist, welche mindestens an ihrer Aussenseite aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (14) durch mittels Laserschweissen erzeugter Schweisspunkte mit dem Boden der Duschwanne (10) verschweisst sind und die Duschwanne (10) und die Aussenseite der Rohre (14) anodisiert sind.
Duschwanne (10) gemäss Anspruch 1, wobei die Rohre (14) Kompositrohre sind mit einer äusseren Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und einer Innenschicht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung.
Duschwanne (10) gemäss Anspruch 1 oder 2, wobei die Schweisspunkte jeweils einen Kontaktbereich zwischen Rohr und Boden mit einem Durchmesser von weniger als 2mm aufweisen und/oder ein Abstand zwischen Mittelpunkten der Schweisspunkte im Bereich zwischen 1.5mm und 2.5mm, insbesondere bei 2mm liegt.
Duschwanne (10) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Deckel (4), wobei die Duschwanne (10) aufweist: einen ersten Rand und einen zweiten Rand der Duschwanne, wobei der erste und der zweite Rand einander gegenüber liegen, und wobei am ersten Rand ein geneigter Abstützbereich (39) zum Abstützen des Deckels (4) vorliegt, und am zweiten Rand der Duschwanne, welcher dem ersten Rand gegenüber liegt, ein hinterschnittiger Randbereich (38) vorliegt.
Verfahren zum Herstellen einer Duschwanne (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend die Schritte
• Formen eines Aluminiumrohlings durch einen Umformprozess, insbesondere Hydroforming, zur Form der Duschwanne (10);

• Aufschweissen der Rohre (14) durch mittels Laserschweissen erzeugter Schweisspunkte an die Unterseite eines Wannenbodens der Duschwanne (10);

• Anodisieren der Duschwanne (10) und der Rohre (14).
Verfahren zum Herstellen einer Duschwanne (10) gemäss Anspruch 5, aufweisend die weiteren Schritte:
• Anschliessen der Rohre (14) an Sammelstücke (21) oder an Übergangsrohre (20) zu Sammelstücken (21);

• in Bereichen von Verbindungen zwischen den Rohren (14) und den Sammelstücken (21) respektive Übergangsrohren (20), Herstellen einer elektrischen Isolationsschicht an der Aussenseite dieser Bereiche.
Verfahren zum Herstellen einer Duschwanne (10) gemäss Anspruch 5 oder 6, wobei das Verfahren wiederholt durchgeführt wird und dabei Duschwannen (10) mit unterschiedlich weit ausgedehnten äusseren Randbereichen (36) hergestellt werden, wobei solche äusseren Randbereiche (36) an Randbereiche (32) einer Vertiefung der Duschwanne (10) anschliessen.