EP2950009A1 - Method of controlling a device that for the humidification of the air and device for the humidification of air - Google Patents

Method of controlling a device that for the humidification of the air and device for the humidification of air Download PDF

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EP2950009A1
EP2950009A1 EP15160771.0A EP15160771A EP2950009A1 EP 2950009 A1 EP2950009 A1 EP 2950009A1 EP 15160771 A EP15160771 A EP 15160771A EP 2950009 A1 EP2950009 A1 EP 2950009A1
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EP
European Patent Office
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boiler
liquid
heating element
riser
level
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EP15160771.0A
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EP2950009B1 (en
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Jochen Buschle
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Binder GmbH
Original Assignee
Binder GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/0008—Control or safety arrangements for air-humidification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F6/00—Air-humidification, e.g. cooling by humidification
    • F24F6/18—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by injection of steam into the air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F6/00—Air-humidification, e.g. cooling by humidification
    • F24F2006/008—Air-humidifier with water reservoir

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a device for humidification and a device for humidification.
  • a room such as a room of a climate or environmental simulation cabinet
  • steam can be supplied to realize a desired humidity in the room.
  • the air humidity in the room should reach a certain value, desirably in the shortest possible time. It is desirable in this case that steam can be made available in sufficient quantity in order to be able to realize rapid increases in the desired humidity value or to be able to compensate for losses in moisture, for example when the door is opened, in a short time.
  • Such a device for humidification is usually operated in continuous operation, with a long life is desirable. Furthermore, a simple structure with as few components as possible in order to reduce the probability of failure.
  • Non-pressurized systems that is systems which are not completely closed and in which no overpressure or only low pressures, for example of less than 0.1 bar, can prevail, are often to be preferred, since the approvals for such systems often require less effort.
  • a substantially pressureless system discloses the DD 208 207 ,
  • the apparatus described there has an evaporator with a stepwise switchable heater and a regulated depending on the humidity steam trap and a dive electron control, wherein at least one heating stage depending on the vapor pressure by means of immersion electrodes is switched on and off to maintain a vapor state in the evaporator with shut-off steam discharge line ,
  • This allows the steam pressure to be increased only slightly during full-load operation and suddenly blocked steam discharge and subsequently only a low vapor pressure is maintained.
  • This system makes it possible to keep the liquid in the evaporator permanently near the boiling point.
  • the object of the invention is to develop a device for air humidification, which in particular has a heatable by a heating element boiler for a liquid to be evaporated, which has a steam valve, through which steam can be discharged from the boiler into a room, to further develop, in particular that a simple structure is achieved. Furthermore, the object of the invention is to provide a method for controlling such a device for humidification, with which in the most energy-efficient manner, the energy loss of such a device during operation can be determined and compensated.
  • the object of the invention is achieved by a method for controlling a device for humidification with the features of patent claim 1 and a device for humidification with the features of claim 11.
  • the inventive method for controlling a device for humidification with a heated by a heating element boiler for a liquid to be evaporated which has a steam valve through which steam from the boiler can be discharged into a room, the boiler in a region which in at Operating conventional filling of the boiler with liquid is arranged below the liquid level, is connected to a first riser, and in the boiler, a device for determining the level of the liquid is arranged, comprises the following steps: Step a): When in the boiler at least up to a predetermined upper level filled liquid, preferably up to a predetermined upper level filled liquid, the steam valve is closed.
  • step b the heating element is switched on and the liquid heated, whereby a vapor pressure is created, which presses liquid from the boiler into the riser.
  • step c) as soon as a predetermined lower level in the boiler is exceeded, the heating element is switched off.
  • step d) the time duration between the switching on and the switching off of the heating element and the time duration between the switching on of the heating element and the time at which after the switching off of the heating element, the predetermined upper level is reached again determined.
  • step e a base load of the device from the ratio of time between switching on and off of the heating element and time between switching on of the heating element and the time at which after reaching the heating element, the predetermined upper level is reached again determined.
  • the base load corresponds to the heat loss of the device or the heating load, which is necessary to compensate for the heat loss of the device.
  • the base load of the device be determined and used for efficient and energy-efficient control of the device.
  • water is used as the liquid.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides that in a standby mode, steps b) and c), preferably steps b) to e), are repeated several times, as long as the standby mode continues.
  • the standby mode in which the steam valve is closed, is In the boiler thus cyclically a minimum pressure built up.
  • the overpressure in the boiler is determined indirectly via the level in the boiler.
  • the steam valve is closed, it is heated until the pressure rise in the boiler has forced so much liquid into the riser that the lower level in the boiler is undershot. Subsequently, the boiler cools down again due to heat losses and the liquid can flow back out of the riser pipe back into the boiler. After reaching the original upper level, the heating element is reactivated and the liquid is reheated.
  • the heat loss of the device for humidification can be determined in the standby mode from the average heating power, characterized in that the percentage duty cycle of the heating element based on the duration of a cycle, ie the time period between two switch-on, is evaluated. Since this percentage duty cycle corresponds to the base load of the device, this makes it possible to keep the boiler at the boiling point.
  • the heating element can be operated with the base load but also with any other heating load, preferably a heating load, which is higher than the base load, for example, a multiple of the base load.
  • a heating load which is higher than the base load, for example, a multiple of the base load. The higher the heat load, the shorter the cycles are usually.
  • the steam valve is opened in an operating mode and the heating element is operated with the last determined base load plus a heat load determined from a request signal.
  • the request signal is advantageously provided by a control device, on which the user has set, for example, what humidity should prevail in the room. Once the moisture in the Room deviates from the desired value and this falls below in particular, the device is transferred in an operating mode and opened the steam valve. If the heating element is determined only with the last determined base load, the liquid is kept in the boiler at the boiling point, but almost no steam generated. In order to generate steam, therefore, the heating element is operated with the last determined base load plus a determined from the request signal heating load.
  • an operating mode is switched on in the presence of a request signal and changed to a standby mode when no further request signal has been received for a predetermined period of time.
  • steps a) to e) are carried out when the device is switched on and preferably steps b) to e) are advantageously repeated several times in order to determine the base load of the device when the device is switched on so that it can be used for further activation of the device.
  • an average value for the base load is advantageously determined in order to increase the accuracy of the determination of the base load.
  • a particularly preferred development of the invention provides that the ambient temperature is determined before, during or after steps b) to e) and linked to the base load ascertained in step e), for example by joint storage or other storage. Since the base load is dependent on the ambient temperature, it is thereby made possible to include the ambient temperature in the control and, when operating the device, for example at other ambient temperatures, adjust the base load that would be required for the operating mode.
  • the ambient temperature is determined and adjusted in case of deviation between the determined ambient temperature and the associated with the applied base load ambient temperature, the applied base load to the determined ambient temperature.
  • the determined base load is normalized to a reference ambient temperature and the normalized base load is stored.
  • the device for determining the level of the liquid is designed as a float switch.
  • Float switches have a hysteresis between the switch-on point and the switch-off point.
  • the switch-on point is correlated with the upper level and the switch-off point with the lower level, so that a single float switch for monitoring the level in the boiler is sufficient and at the same time can switch the heating element accordingly.
  • the steam valve in a purge mode, is closed and an inlet valve is opened to the vessel, through which liquid is filled into the vessel so that liquid is forced out of the vessel through the first riser.
  • the rinsing mode is preferably carried out when the heating element is switched off.
  • the heating element is switched off.
  • fluid is replenished via an inlet valve, not only enough to reach the specified upper level, but additional liquid beyond, so that fluid is forced out of the vessel through the first riser.
  • an inlet valve not only enough to reach the specified upper level, but additional liquid beyond, so that fluid is forced out of the vessel through the first riser.
  • the boiler water is diluted and impurities are removed via the riser.
  • the inventive device for air humidification in particular a climatic cabinet, with a heatable by a heating boiler for a liquid to be evaporated, which has a steam valve, through which steam can be discharged from the boiler into a room, characterized in that the boiler in an area, which is arranged in the usual operating in the boiler filling with liquid below the liquid level, is connected to a first riser, wherein in the arrangement of boiler and riser only in the boiler, a device for determining the level of the liquid is arranged.
  • a device has a small number of components and is therefore simple and inexpensive to manufacture and less prone to failure.
  • a substantially pressureless system is provided.
  • the arrangement of the device for determining the level of the liquid in the boiler has the advantage that on the one hand the absolute level and on the other hand the difference between an upper and a lower level can be determined by means of a single device for determining the liquid level, so that both the liquid inlet into the boiler and the switching on and off of the heating element is controllable.
  • the invention provides that the device for determining the level of the liquid in the boiler is designed as a float switch. Since a float switch has a hysteresis between switch-on and switch-off, it is particularly easy with a float switch, both the switching on and off of the heating element of the heating element as well as a level monitoring to see if liquid must be refilled, with a device which is arranged in the boiler is to perform.
  • the height and the diameter of the riser are dimensioned such that a displaced from the boiler volume, which is dependent on the diameter of the boiler and the difference between an upper level and a lower level, is receivable. This ensures that during a cycle according to the invention between switching on of the heating element and time, to which the upper Level is reached again, the volume of the liquid remains constant.
  • the height and the diameter of the riser are dimensioned such that a static pressure for pressing the steam generated in the boiler through the steam valve can be generated. This allows the steam to be transferred from the boiler to the room when the steam valve is opened without additional components.
  • the apparatus comprises a waste water tank for collecting the condensate accumulating in the space, wherein preferably the waste water tank is connected to a second riser and wherein the first riser and the second riser are connected together at their upper end.
  • condensate can be transferred directly from the room into the waste water tank.
  • the connection between the boiler and the wastewater tank via the two risers in a simple manner allows a rinse mode.
  • a sensor for determining the level of the liquid in particular a float switch, is arranged in the waste water tank in order, for example, to obtain information as to when the waste water tank must be emptied.
  • the waste water tank is connected to a waste water pump for pumping out the waste water from the waste water tank, to allow emptying of the waste water tank in a simple manner.
  • the wastewater pump is adjustable in particular in dependence on the level in the wastewater tank.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides that the first riser and / or the second riser are formed as a riser or riser.
  • the boiler has a closable with an inlet valve fluid inlet.
  • the inlet valve is in particular controllable, preferably in dependence on the level in the boiler.
  • the device has a temperature sensor for determining the ambient temperature and / or a temperature sensor for determining the temperature of the liquid in the boiler.
  • determining the ambient temperature it is possible to adapt the operation of the device to the ambient temperature, since the heat losses are dependent on the ambient temperature.
  • determining the temperature of the liquid in the boiler a more accurate determination of the base load can be made.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device 10 for air humidification.
  • the device 10 has a boiler 12, in which in operation to be evaporated liquid 24, preferably water, is arranged.
  • a heating element 14 is arranged, by means of which the liquid 24 can be heated and in particular evaporated.
  • the boiler 12 has, in particular in its upper area, for example in the top surface, a steam valve 16, through which steam from the boiler 12 in a room, such as a room of a climate cabinet or environmental simulation cabinet, can be dispensed.
  • the device 10 further comprises a first riser 20, which may be formed as a riser or riser.
  • the lower end of the riser 20 opens into the boiler 12 in a range which is below the liquid level of the liquid 24 in normal operation.
  • a device for determining the level is arranged, which may be designed as a float switch 18. Furthermore, the boiler 12 has a liquid inlet 26, which is ideally shut off by means of an inlet valve 28. In one embodiment, a flow regulator 29 may be arranged in the liquid inlet 26. Instead of the flow regulator 29 may also be arranged a flow restrictor in the liquid inlet 26, which is set to a fixed value.
  • the boiler 12 may comprise a safety valve 22, by means of which at excessively high pressure in the boiler 12 pressure from the boiler 12 can be discharged.
  • the device 10 may include a wastewater container 30.
  • condensate accumulating in particular in the room is collected via a condensate return 38.
  • the waste water tank 30 may have a second riser 32, which is advantageously designed as a riser or riser.
  • the second riser 32 opens at its lower end into the sewage tank 30 and is connected at its upper end to the upper end of the first riser 20.
  • the waste water tank 30 may be arranged a device for determining the level, which is designed in particular as a float switch 36. Furthermore, the sewage tank 30 may have a sewage pump 34 for pumping the sewage from the sewage tank 30 into a drain.
  • the device 10 may further comprise a temperature sensor 42, which in particular detects the ambient temperature.
  • the device 10 may also include a temperature sensor (not shown) for determining the temperature of the liquid 24 in the vessel 12.
  • the device 10 has a control 40.
  • the controller 40 in particular turns the heating element 14 on and off, opens and closes the steam valve 16, opens the inlet valve 28, if applicable regulates the flow regulator 29 if necessary and preferably switches on and off the wastewater pump 34.
  • the controller 40 may continue to control the backup valve 22 if present.
  • these controls are taking into account in particular those of the device for determining the level of the liquid 24 in the boiler 12, the float switch 18 and optionally the temperature sensor 42 detected and transmitted information performed. In a development, the information detected by the device for determining the filling level in the wastewater container 36 can also be included in the regulation.
  • the base load of the device 10 can be determined as follows: When in the boiler 12 at least filled up to a predetermined upper level liquid 24, the steam valve 16 is closed. The heating element 14 is turned on, so that the liquid 24 is heated, whereby a vapor pressure is created, which presses a portion of the liquid 24 from the boiler 12 into the first riser 20. The heating element 14 is switched off as soon as a predetermined lower level in the boiler 12 is reached.
  • the upper level correlates with a first switching point of the float switch 18 and the lower level with a lower switching point of the float switch 18.
  • a Signal given to the control 40 for switching off the heating element 14 upon reaching the lower level by means of the float switch 18 a Signal given to the control 40 for switching off the heating element 14, while reaching the upper level by means of the float switch 18, a signal is given to the control 40 for switching on the heating element.
  • the time duration between switching on and off of the heating element 14 and between switching on the heating element 14 and the time at which after switching off the heating element 14, the predetermined upper level is reached again and in particular the heating element 14 is turned on at several cycles, is determined, for example by the controller 40.
  • the base load ie the heat loss of the device 10 can be determined.
  • Such a determination of the base load can preferably take place by means of several cycles in order to increase the accuracy of the determination of the base load.
  • the base load is determined in particular when the device 10 is switched on for the first time, and preferably during a standby mode.
  • the base load value determined in this cycle is not taken into account or only when the upper level has been reached, otherwise it could falsify the determination of the base load.
  • the steam valve 16 are opened to vent the boiler 12. The permanent closing of the steam valve 16 for determining the base load takes place only after the defined number of cycles.
  • the steam / air mixture can be discharged by opening the steam valve 16 and the liquid 24 from the riser 20 back into the boiler 12 flow. Upon reaching the upper level in the boiler 12, the steam valve 16 is closed again.
  • the temperature in the boiler 12 can be determined and the steam valve 16 is first closed to determine the base load when the boiling temperature is almost or completely reached.
  • the standby mode is switched on in particular when there is no request signal for providing steam into the room and thus the device 10 is operated such that steam could be released into the room at any time in the presence of a renewed request signal.
  • the device 10 is advantageously controlled such that in the boiler 12, the liquid 24 is kept substantially constant at the boiling temperature. As a result, no or only a slight excess pressure is produced in the boiler 12, but the device 10 is kept ready so that a request signal can be generated in the boiler 14 immediately by increasing the heating load of the heating element 14 by a small amount an operating mode can be discharged through the steam valve 16 in the room.
  • the liquid 24 is maintained at substantially the boiling temperature as follows.
  • the steam valve 22 is closed.
  • the heating element 14 is turned on and the liquid 24 is heated, whereby a vapor pressure is generated, which presses liquid 24 from the boiler 12 into the first riser 20.
  • the heating element 14 is switched off again.
  • the boiler 12 is kept substantially depressurized and hardly generates steam in the boiler 12, although the liquid 24 can be maintained at substantially the boiling point.
  • the liquid 24 in the boiler 12 cools down again, so that the liquid 24 flows back out of the riser 20 into the boiler 12 can, whereby the liquid level in the boiler 12 rises again.
  • the heating element 14 can be turned on again.
  • the heating element 14 can be turned on again, and then the base load from the ratio of the time between switching on and off of the heating element 14 and the time between switching on the heating element 14 and the time at which after switching off the heating element 14 of the predetermined upper level again is reached, d. H.
  • the heating element 14 can be turned on again determined. This base load is continuously supplied to the heating element 14 in an operating mode and readjusted, if necessary, to compensate for the heat loss in the boiler 12, respectively.
  • the ambient temperature of the device 10 is determined by means of the temperature sensor 42 and, for example, each time the base load is determined, associated with the corresponding base load, for example, stored together. If the ambient temperature changes during operation, a changed base load is necessary to compensate for the heat loss. For example, as soon as a change in the ambient temperature is detected, the base load to be applied to compensate for the heat loss can be readjusted as a function of the newly determined ambient temperature.
  • liquid is replenished via the liquid feed.
  • the inlet valve 28 is opened and optionally the flow controller 29 is controlled accordingly.
  • the diameter and volume of the first riser 20 are advantageously such that in the standby mode, the volume displaced from the boiler 12 can be taken up by the first riser 20 without leaking liquid at the top of the first riser 20, resulting in a loss would lead to liquid 24 in the boiler 12.
  • the height and the diameter of the riser 20 should be such that a static pressure for pressing the steam generated in the boiler 12 through the steam valve 16 when the steam valve 16 is open is possible.
  • the boiler 12 may have a diameter of about 15 cm and a height of about 20 cm.
  • the boiler 12 may be filled up to half with liquid 24.
  • the difference between the upper level and the lower level in the boiler 12 may be about 1 mm.
  • the diameter of the first riser 20 may be about 1.5 cm.
  • the height of the first riser 20 may be for example about 1 m.
  • the liquid 24 accumulates in the boiler 12 with impurities, since only the liquid vapor is discharged through the steam valve 16, but the impurities remain in the boiler 12.
  • a rinsing mode is provided.
  • the steam valve 16 is closed and preferably the heating element 14 is turned off.
  • the inlet valve 28 is opened and liquid 24 through the liquid inlet 26 introduced into the boiler 12.
  • Flushing or thinning may also occur during operation, for example at the beginning of each standby mode. If liquid 24 is supplied during operation, in particular in several cycles or to a large extent, such a large volume is displaced during the heating phase, that over the first riser 20 liquid is removed from the boiler and in this way rinsing is achieved.
  • the steam valve 16 In an operating mode, which is set in response to a request signal, the steam valve 16 is opened.
  • the heating element 14 is not only applied to the base load, but in addition to a heating load, which the request signal equivalent.
  • the request signal determines what humidity should prevail in the room. By means of a corresponding sensor in the room, the moisture is detected and as long as steam is required until the desired humidity is reached. Only when the desired humidity in the room is established, no further request signal is sent. Then the device 10 can again switch to the standby mode.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Vorrichtung zur Luftbefeuchtung mit einem mittels eines Heizelements beheizbaren Kessel für eine zu verdampfende Flüssigkeit, welcher ein Dampfventil aufweist, durch welches Dampf aus dem Kessel in einen Raum abgegeben werden kann, wobei der Kessel in einem Bereich, welcher bei im Betrieb üblicher Befüllung des Kessels mit Flüssigkeit unterhalb des Flüssigkeitspegels angeordnet ist, mit einer ersten Steigleitung verbunden ist und in dem Kessel eine Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit angeordnet ist mit den Schritten a) bei in dem Kessel mindestens bis zu einem vorgegebenen oberen Füllstand eingefüllter Flüssigkeit Schließen des Dampfventils, b) Einschalten des Heizelements und Aufheizen der Flüssigkeit, wodurch ein Dampfdruck entsteht, welcher Flüssigkeit aus dem Kessel in die Steigleitung drückt, c) Abschalten des Heizelements, sobald ein vorgegebener unterer Füllstand in dem Kessel unterschritten wird, d) Ermittlung der Zeitdauer zwischen Einschalten und Abschalten des Heizelements und Ermittlung der Zeitdauer zwischen Einschalten des Heizelements und dem Zeitpunkt, zu welchem nach dem Abschalten des Heizelements der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht ist, e) Ermitteln einer Grundlast der Vorrichtung aus dem Verhältnis von Zeitdauer zwischen Einschalten und Abschalten des Heizelements und Zeitdauer zwischen Einschalten des Heizelements und dem Zeitpunkt, zu welchem nach dem Abschalten des Heizelements der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Luftbefeuchtung, insbesondere eines Klimaschranks, mit einem mittels eines Heizelements beheizbaren Kessel für eine zu verdampfende Flüssigkeit, welcher ein Dampfventil aufweist, durch welches Dampf aus dem Kessel in einen Raum abgegeben werden kann, wobei der Kessel in einem Bereich, welcher bei im Betrieb üblicher Befüllung des Kessels mit Flüssigkeit unterhalb des Flüssigkeitspegels angeordnet ist, mit einer ersten Steigleitung verbunden ist, wobei in der Anordnung aus Kessel und Steigleitung nur in dem Kessel eine Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit angeordnet ist.The invention relates to a method for controlling a device for humidification with a heated by a heating element boiler for a liquid to be evaporated, which has a steam valve, through which steam can be discharged from the boiler into a room, the boiler in a region which is arranged in the usual operation during filling of the boiler with liquid below the liquid level, is connected to a first riser and in the boiler, a device for determining the level of the liquid is arranged with the steps a) in the boiler at least up to a predetermined upper level filled liquid closing the steam valve, b) switching on the heating element and heating the liquid, whereby a vapor pressure is created, which presses liquid from the boiler into the riser, c) switching off the heating element, as soon as a predetermined lower level in the boiler is reached, d) determination of the time duration between switching on and switching off of the heating element and determination of the time duration between switching on of the heating element and the time at which after the switching off of the heating element the predetermined upper filling level is reached again, e) determining a base load of the device from the ratio of time between switching on and off of the heating element and time between switching on of the heating element and the time at which after switching off the heating element, the predetermined upper level is reached again. Furthermore, the invention relates to a device for humidification, in particular a climatic cabinet, with a heated by a heating boiler for a liquid to be evaporated, which has a steam valve through which steam from the boiler can be discharged into a room, the boiler in one area , which is arranged in the usual operation during filling of the boiler with liquid below the liquid level, is connected to a first riser, wherein in the arrangement of boiler and riser only in the boiler, a device for determining the level of the liquid is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Vorrichtung zur Luftbefeuchtung sowie eine Vorrichtung zur Luftbefeuchtung.The invention relates to a method for controlling a device for humidification and a device for humidification.

Bekannt sind Vorrichtungen zur Luftbefeuchtung, mittels welchen einem Raum, beispielsweise einem Raum eines Klima- oder Umweltsimulationsschrankes, Dampf zugeführt werden kann, um eine gewünschte Luftfeuchte in dem Raum zu realisieren. Auf ein Anforderungssignal hin soll die Luftfeuchte in dem Raum einen bestimmten Wert erreichen, wünschenswerterweise in möglichst kurzer Zeit. Wünschenswert ist es dabei, dass Dampf in ausreichender Menge zur Verfügung gestellt werden kann, um schnelle Anstiege im Feuchtesollwert realisieren zu können oder Verluste an Feuchtigkeit, beispielsweise bei Öffnung der Tür, in kurzer Zeit kompensieren zu können.Devices are known for humidification, by means of which a room, such as a room of a climate or environmental simulation cabinet, steam can be supplied to realize a desired humidity in the room. In response to a request signal, the air humidity in the room should reach a certain value, desirably in the shortest possible time. It is desirable in this case that steam can be made available in sufficient quantity in order to be able to realize rapid increases in the desired humidity value or to be able to compensate for losses in moisture, for example when the door is opened, in a short time.

Eine derartige Vorrichtung zur Luftbefeuchtung wird in der Regel im Dauerbetrieb betrieben, wobei eine hohe Lebensdauer wünschenswert ist. Weiterhin ist ein einfacher Aufbau mit möglichst wenigen Komponenten anzustreben, um die Ausfallwahrscheinlichkeit zu senken.Such a device for humidification is usually operated in continuous operation, with a long life is desirable. Furthermore, a simple structure with as few components as possible in order to reduce the probability of failure.

Bekannt sind Vorrichtungen zur Luftbefeuchtung, in welchen in einem geschlossenen Kessel eine Flüssigkeit verdampft wird, aus welchem bei Bedarf Dampf in die Kammer überführt werden kann. Dabei entsteht in dem Kessel jedoch ein hoher Überdruck an Dampf. Da ein derartiges System mit Überdruck arbeitet, sind aufwendige Zulassungen für derartige Vorrichtungen erforderlich.Devices are known for humidification in which a liquid is evaporated in a closed vessel, from which steam can be transferred into the chamber if necessary. However, this creates a high overpressure of steam in the boiler. Since such a system works with excess pressure, complex approvals for such devices are required.

Drucklose Systeme, also Systeme, welche nicht vollständig geschlossen sind und in welchen kein Überdruck oder lediglich geringe Drücke, beispielsweise von weniger als 0,1 bar, herrschen können, sind oft zu bevorzugen, da die Zulassungen für derartige Systeme oft weniger Aufwand erfordern.Non-pressurized systems, that is systems which are not completely closed and in which no overpressure or only low pressures, for example of less than 0.1 bar, can prevail, are often to be preferred, since the approvals for such systems often require less effort.

Ein im Wesentlichen druckloses System offenbart die DD 208 207 . Die dort beschriebene Vorrichtung weist einen Verdampfer mit einer stufenweise schaltbaren Heizvorrichtung und einem in Abhängigkeit von der Luftfeuchte geregelten Dampfabsperrorgan sowie einer Tauchelektronenregelung auf, wobei zur Aufrechterhaltung eines Dampfzustands im Verdampfer bei abgesperrter Dampfabgabeleitung mindestens eine Heizstufe in Abhängigkeit vom Dampfdruck mittels Tauchelektroden ein- und ausgeschaltet wird. Dies ermöglicht, dass bei Volllastbetrieb und plötzlich gesperrter Dampfabführung der Dampfdruck nur wenig erhöht wird und anschließend nur ein geringer Dampfdruck erhalten bleibt. Dieses System ermöglicht es, die Flüssigkeit in dem Verdampfer dauerhaft in der Nähe des Siedepunkts zu halten.A substantially pressureless system discloses the DD 208 207 , The apparatus described there has an evaporator with a stepwise switchable heater and a regulated depending on the humidity steam trap and a dive electron control, wherein at least one heating stage depending on the vapor pressure by means of immersion electrodes is switched on and off to maintain a vapor state in the evaporator with shut-off steam discharge line , This allows the steam pressure to be increased only slightly during full-load operation and suddenly blocked steam discharge and subsequently only a low vapor pressure is maintained. This system makes it possible to keep the liquid in the evaporator permanently near the boiling point.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Luftbefeuchtung, welche insbesondere einen mittels eines Heizelements beheizbaren Kessel für eine zu verdampfende Flüssigkeit aufweist, welche ein Dampfventil aufweist, durch welches Dampf aus dem Kessel in ein Raum abgegeben werden kann, weiterzuentwickeln, insbesondere dahingehend, dass ein einfacher Aufbau erreicht wird. Weiterhin besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Ansteuerung einer derartigen Vorrichtung zur Luftbefeuchtung anzugeben, mit welchem in möglichst energiesparender Weise der Energieverlust einer derartigen Vorrichtung während des Betriebs bestimmt und kompensiert werden kann.The object of the invention is to develop a device for air humidification, which in particular has a heatable by a heating element boiler for a liquid to be evaporated, which has a steam valve, through which steam can be discharged from the boiler into a room, to further develop, in particular that a simple structure is achieved. Furthermore, the object of the invention is to provide a method for controlling such a device for humidification, with which in the most energy-efficient manner, the energy loss of such a device during operation can be determined and compensated.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Ansteuerung einer Vorrichtung zur Luftbefeuchtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Luftbefeuchtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11.The object of the invention is achieved by a method for controlling a device for humidification with the features of patent claim 1 and a device for humidification with the features of claim 11.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung einer Vorrichtung zur Luftbefeuchtung mit einem mittels eines Heizelements beheizbaren Kessel für eine zu verdampfende Flüssigkeit, welcher ein Dampfventil aufweist, durch welches Dampf aus dem Kessel in ein Raum abgegeben werden kann, wobei der Kessel in einem Bereich, welcher bei im Betrieb üblicher Befüllung des Kessels mit Flüssigkeit unterhalb des Flüssigkeitspegels angeordnet ist, mit einer ersten Steigleitung verbunden ist, und in dem Kessel eine Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit angeordnet ist, weist die folgenden Schritte auf: Schritt a): Bei in dem Kessel mindestens bis zu einem vorgegebenen oberen Füllstand eingefüllter Flüssigkeit, vorzugsweise bis zu einem vorgegebenen oberen Füllstand eingefüllter Flüssigkeit, wird das Dampfventil geschlossen. Anschließend wird in Schritt b) das Heizelement eingeschaltet und die Flüssigkeit aufgeheizt, wodurch ein Dampfdruck entsteht, welcher Flüssigkeit aus dem Kessel in die Steigleitung drückt. In Schritt c) wird, sobald ein vorgegebener unterer Füllstand in dem Kessel unterschritten wird, das Heizelement abgeschaltet. Gemäß Schritt d) wird die Zeitdauer zwischen dem Einschalten und dem Abschalten des Heizelements sowie die Zeitdauer zwischen dem Einschalten des Heizelements und dem Zeitpunkt, zu welchen nach dem Abschalten des Heizelements der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht ist, ermittelt. Anschließend wird in Schritt e) eine Grundlast der Vorrichtung aus dem Verhältnis von Zeitdauer zwischen Einschalten und Abschalten des Heizelements und Zeitdauer zwischen Einschalten des Heizelements und dem Zeitpunkt, zu welchem nach dem Abschalten des Heizelements der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht ist, ermittelt.The inventive method for controlling a device for humidification with a heated by a heating element boiler for a liquid to be evaporated, which has a steam valve through which steam from the boiler can be discharged into a room, the boiler in a region which in at Operating conventional filling of the boiler with liquid is arranged below the liquid level, is connected to a first riser, and in the boiler, a device for determining the level of the liquid is arranged, comprises the following steps: Step a): When in the boiler at least up to a predetermined upper level filled liquid, preferably up to a predetermined upper level filled liquid, the steam valve is closed. Subsequently, in step b), the heating element is switched on and the liquid heated, whereby a vapor pressure is created, which presses liquid from the boiler into the riser. In step c), as soon as a predetermined lower level in the boiler is exceeded, the heating element is switched off. According to step d), the time duration between the switching on and the switching off of the heating element and the time duration between the switching on of the heating element and the time at which after the switching off of the heating element, the predetermined upper level is reached again determined. Subsequently, in step e), a base load of the device from the ratio of time between switching on and off of the heating element and time between switching on of the heating element and the time at which after reaching the heating element, the predetermined upper level is reached again determined.

Die Grundlast entspricht dabei dem Wärmeverlust der Vorrichtung bzw. der Heizlast, die zur Kompensation des Wärmeverlustes der Vorrichtung nötig ist. Durch das abwechselnde Ein- und Ausschalten des Heizelements sowie Überführen von Flüssigkeit aus dem Kessel in die Steigleitung beim Aufheizen und beim Abkühlen Rückfluss der Flüssigkeit aus der Steigleitung in den Kessel kann die Flüssigkeit in dem Kessel in etwa am Siedepunkt gehalten werden, ohne dass ein hoher Überdruck in dem Kessel entsteht. Durch die Steigleitung ist ein offenes System bereitgestellt, welches somit im Wesentlichen drucklos arbeitet und daher vereinfachten Zulassungsbedingungen unterliegt. Durch die Ermittlung der Zeitdauer zwischen Einschalten und Abschalten einerseits und der Zeitdauer zwischen Einschalten des Heizelements und dem Zeitpunkt, zu welchem nach dem Abschalten des Heizelements der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht ist, sowie der anschließenden Verhältnisbildung kann auf einfache Art und Weise die Grundlast der Vorrichtung ermittelt werden und zur effizienten und energiesparenden Ansteuerung der Vorrichtung eingesetzt werden.The base load corresponds to the heat loss of the device or the heating load, which is necessary to compensate for the heat loss of the device. By alternately switching the heating element on and off as well as transferring liquid from the boiler into the riser during heating and cooling down the liquid from the riser into the boiler, the liquid in the boiler can be kept at approximately the boiling point without a high Overpressure in the boiler is created. Through the riser an open system is provided, which thus operates essentially without pressure and therefore subject to simplified approval conditions. By determining the time duration between switching on and off on the one hand and the time between switching on of the heating element and the time at which after reaching the heating element, the predetermined upper level is reached again, and the subsequent ratio formation can in a simple manner, the base load of the device be determined and used for efficient and energy-efficient control of the device.

Vorteilhafterweise wird als Flüssigkeit Wasser verwendet.Advantageously, water is used as the liquid.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in einem Bereitschaftsmodus die Schritte b) und c), vorzugsweise die Schritte b) bis e) mehrmals wiederholt werden, solange der Bereitschaftsmodus andauert. In dem Bereitschaftsmodus, in welchem das Dampfventil geschlossen ist, wird im Kessel somit zyklisch ein minimaler Druck aufgebaut. Der Überdruck im Kessel wird indirekt über den Füllstand im Kessel ermittelt. Bei geschlossenem Dampfventil wird solange geheizt, bis durch den Druckanstieg im Kessel soviel Flüssigkeit in das Steigrohr gedrückt ist, dass der untere Füllstand in dem Kessel unterschritten wird. Anschließend kühlt der Kessel auf Grund von Wärmeverlusten wieder ab und die Flüssigkeit kann aus dem Steigrohr wieder zurück in den Kessel fließen. Nach Erreichen des ursprünglichen oberen Füllstands wird das Heizelement wieder aktiviert und die Flüssigkeit erneut aufgeheizt. Der Wärmeverlust der Vorrichtung zur Luftbefeuchtung kann in dem Bereitschaftsmodus aus der mittleren Heizleistung ermittelt werden dadurch, dass die prozentuale Einschaltdauer des Heizelements bezogen auf die Dauer eines Zyklus, d. h. die Zeitdauer zwischen zwei Einschaltzeitpunkten, ausgewertet wird. Da diese prozentuale Einschaltdauer der Grundlast der Vorrichtung entspricht, ist es dadurch möglich, den Kessel auf der Siedetemperatur zu halten.A particularly preferred embodiment of the invention provides that in a standby mode, steps b) and c), preferably steps b) to e), are repeated several times, as long as the standby mode continues. In the standby mode, in which the steam valve is closed, is In the boiler thus cyclically a minimum pressure built up. The overpressure in the boiler is determined indirectly via the level in the boiler. When the steam valve is closed, it is heated until the pressure rise in the boiler has forced so much liquid into the riser that the lower level in the boiler is undershot. Subsequently, the boiler cools down again due to heat losses and the liquid can flow back out of the riser pipe back into the boiler. After reaching the original upper level, the heating element is reactivated and the liquid is reheated. The heat loss of the device for humidification can be determined in the standby mode from the average heating power, characterized in that the percentage duty cycle of the heating element based on the duration of a cycle, ie the time period between two switch-on, is evaluated. Since this percentage duty cycle corresponds to the base load of the device, this makes it possible to keep the boiler at the boiling point.

In dem Bereitschaftsmodus kann das Heizelement mit der Grundlast aber auch mit jeder beliebigen anderen Heizlast betrieben werden, vorzugsweise einer Heizlast, welche höher ist als die Grundlast, beispielsweise einem Vielfachen der Grundlast. Je höher die Heizlast ist, desto kürzer sind in der Regel die Zyklen.In the standby mode, the heating element can be operated with the base load but also with any other heating load, preferably a heating load, which is higher than the base load, for example, a multiple of the base load. The higher the heat load, the shorter the cycles are usually.

Vorteilhafterweise wird in einem Betriebsmodus das Dampfventil geöffnet und das Heizelement mit der zuletzt ermittelten Grundlast zuzüglich einer aus einem Anforderungssignal ermittelten Heizlast betrieben. Das Anforderungssignal wird vorteilhafterweise von einer Steuervorrichtung bereitgestellt, an welcher der Benutzer beispielsweise eingestellt hat, welche Feuchte in dem Raum herrschen soll. Sobald die Feuchte in dem Raum von dem gewünschten Wert abweicht und diesen insbesondere unterschreitet, wird die Vorrichtung in einem Betriebsmodus überführt und das Dampfventil geöffnet. Wird das Heizelement lediglich mit der zuletzt ermittelten Grundlast ermittelt, wird die Flüssigkeit in dem Kessel am Siedepunkt gehalten, aber nahezu kein Dampf erzeugt. Um Dampf zu erzeugen, wird daher das Heizelement mit der zuletzt ermittelten Grundlast zuzüglich einer aus dem Anforderungssignal ermittelten Heizlast betrieben.Advantageously, the steam valve is opened in an operating mode and the heating element is operated with the last determined base load plus a heat load determined from a request signal. The request signal is advantageously provided by a control device, on which the user has set, for example, what humidity should prevail in the room. Once the moisture in the Room deviates from the desired value and this falls below in particular, the device is transferred in an operating mode and opened the steam valve. If the heating element is determined only with the last determined base load, the liquid is kept in the boiler at the boiling point, but almost no steam generated. In order to generate steam, therefore, the heating element is operated with the last determined base load plus a determined from the request signal heating load.

Vorteilhafterweise wird ein Betriebsmodus bei Vorliegen eines Anforderungssignals eingeschaltet und in einen Bereitschaftsmodus gewechselt, wenn über eine vorgegebene Zeitdauer kein weiteres Anforderungssignal eingegangen ist.Advantageously, an operating mode is switched on in the presence of a request signal and changed to a standby mode when no further request signal has been received for a predetermined period of time.

Vorteilhafterweise werden die Schritte a) bis e) beim Einschalten der Vorrichtung durchgeführt und vorzugsweise die Schritte b) bis e) vorteilhafterweise mehrmals wiederholt, um beim Einschalten der Vorrichtung die Grundlast der Vorrichtung zu ermitteln, um diese zur weiteren Ansteuerung der Vorrichtung verwenden zu können.Advantageously, steps a) to e) are carried out when the device is switched on and preferably steps b) to e) are advantageously repeated several times in order to determine the base load of the device when the device is switched on so that it can be used for further activation of the device.

Beim wiederholten Durchführen der Schritte b) bis e) wird vorteilhafterweise ein gemittelter Wert für die Grundlast bestimmt, um die Genauigkeit der Bestimmung der Grundlast zu erhöhen. Insbesondere ist darauf zu achten, dass, falls der Flüssigkeitspegel in dem ersten Zyklus, in welchem das Heizelement eingeschaltet wird, in dem Kessel nicht genau bei dem oberen Füllstand sondern oberhalb des oberen Füllstands liegt, der in diesem Zyklus bestimmte Wert für die Grundlast nicht oder erst ab Erreichen des oberen Füllstands berücksichtigt wird, da dieser die Bestimmung der Grundlast ansonsten verfälschen könnte.Repeatedly performing steps b) to e), an average value for the base load is advantageously determined in order to increase the accuracy of the determination of the base load. In particular, care should be taken that, if the liquid level in the first cycle in which the heating element is switched on is not exactly at the upper level but above the upper level in the boiler, the value for the base load determined in this cycle is not or is considered only after reaching the upper level, as this could otherwise distort the determination of the base load.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass vor, während oder nach den Schritten b) bis e) die Umgebungstemperatur bestimmt und mit der in Schritt e) ermittelten Grundlast verknüpft wird, beispielsweise durch gemeinsames Abspeichern oder sonstiges Hinterlegen. Da die Grundlast von der Umgebungstemperatur abhängig ist, wird es dadurch ermöglicht, die Umgebungstemperatur in die Steuerung mit einzubeziehen und bei Betrieb der Vorrichtung beispielsweise bei anderen Umgebungstemperaturen die Grundlast, die zum Betriebsmodus nötig wäre, entsprechend anzupassen.A particularly preferred development of the invention provides that the ambient temperature is determined before, during or after steps b) to e) and linked to the base load ascertained in step e), for example by joint storage or other storage. Since the base load is dependent on the ambient temperature, it is thereby made possible to include the ambient temperature in the control and, when operating the device, for example at other ambient temperatures, adjust the base load that would be required for the operating mode.

Daher wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung während des Betriebsmodus die Umgebungstemperatur ermittelt und bei Abweichung zwischen der ermittelten Umgebungstemperatur und der mit der anzuwendenden Grundlast verknüpften Umgebungstemperatur die anzuwendende Grundlast an die ermittelte Umgebungstemperatur angepasst. Beispielsweise kann eine derartige Anpassung dadurch erfolgen, dass mithilfe der Umgebungstemperatur die ermittelte Grundlast auf eine Referenzumgebungstemperatur normiert und die normierte Grundlast gespeichert wird.Therefore, according to a preferred embodiment of the invention during the operating mode, the ambient temperature is determined and adjusted in case of deviation between the determined ambient temperature and the associated with the applied base load ambient temperature, the applied base load to the determined ambient temperature. For example, such an adaptation can take place in that, with the aid of the ambient temperature, the determined base load is normalized to a reference ambient temperature and the normalized base load is stored.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit als Schwimmerschalter ausgebildet. Schwimmerschalter weisen eine Hysterese zwischen dem Einschaltpunkt und dem Ausschaltpunkt auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Einschaltpunkt mit dem oberen Füllstand und der Ausschaltpunkt mit dem unteren Füllstand korreliert, sodass ein einziger Schwimmerschalter zur Überwachung des Füllstands in dem Kessel ausreichend ist und gleichzeitig das Heizelement entsprechend schalten kann.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the device for determining the level of the liquid is designed as a float switch. Float switches have a hysteresis between the switch-on point and the switch-off point. According to the present invention, the switch-on point is correlated with the upper level and the switch-off point with the lower level, so that a single float switch for monitoring the level in the boiler is sufficient and at the same time can switch the heating element accordingly.

Vorteilhafterweise wird in einem Spülmodus das Dampfventil geschlossen und ein Zulaufventil zu dem Kessel geöffnet, durch welches Flüssigkeit in den Kessel gefüllt wird, sodass Flüssigkeit durch die erste Steigleitung aus dem Kessel herausgedrückt wird. Dabei wird der Spülmodus vorzugsweise bei ausgeschaltetem Heizelement durchgeführt. Bei längerem Betrieb einer Vorrichtung zur Luftbefeuchtung verdampft Flüssigkeit in dem Kessel und der Flüssigkeitsdampf wird über das Ventil in die Kammer abgeführt. Verunreinigungen der Flüssigkeit bleiben jedoch in dem Kessel zurück. Dadurch reichert sich die in dem Kessel verbleibende Flüssigkeit im Laufe des Betriebs mit Verunreinigungen an. Durch die Steigleitung wird ein Spülmodus ermöglicht, ohne dass Spülventile, welche temperaturbeständig sein müssen, direkt am Heizkessel vorzusehen sind. Im Spülmodus wird über ein Zulaufventil Flüssigkeit nachgefüllt, und zwar nicht nur soviel, dass der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht wird, sondern zusätzlich Flüssigkeit darüber hinaus, sodass Flüssigkeit durch die erste Steigleitung aus dem Kessel herausgedrückt wird. Dadurch, dass Flüssigkeit mit einem geringeren Anteil an Verunreinigungen nachgefüllt wird, wird das Kesselwasser verdünnt und Verunreinigungen über die Steigleitung abgeführt.Advantageously, in a purge mode, the steam valve is closed and an inlet valve is opened to the vessel, through which liquid is filled into the vessel so that liquid is forced out of the vessel through the first riser. In this case, the rinsing mode is preferably carried out when the heating element is switched off. During prolonged operation of a device for humidification liquid evaporates in the boiler and the liquid vapor is discharged through the valve into the chamber. Contaminants of the liquid, however, remain in the boiler. As a result, the remaining liquid in the boiler accumulates in the course of operation with impurities. The riser allows a purge mode without having to provide purge valves that are temperature resistant directly on the boiler. In the purge mode, fluid is replenished via an inlet valve, not only enough to reach the specified upper level, but additional liquid beyond, so that fluid is forced out of the vessel through the first riser. As a result of refilling liquid with a lower proportion of impurities, the boiler water is diluted and impurities are removed via the riser.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Luftbefeuchtung, insbesondere eines Klimaschranks, mit einem mittels eines Heizelements beheizbaren Kessel für eine zu verdampfende Flüssigkeit, welche ein Dampfventil aufweist, durch welches Dampf aus dem Kessel in einen Raum abgegeben werden kann, zeichnet sich dadurch aus, dass der Kessel in einem Bereich, welcher bei in Betrieb üblicher Befüllung des Kessels mit Flüssigkeit unterhalb des Flüssigkeitspegels angeordnet ist, mit einer ersten Steigleitung verbunden ist, wobei in der Anordnung aus Kessel und Steigleitung nur in dem Kessel eine Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit angeordnet ist. Eine derartige Vorrichtung weist eine geringe Zahl von Komponenten auf und ist dadurch einfach und kostengünstig herzustellen sowie wenig anfällig gegen Ausfälle. Mittels der Steigleitung wird ein im Wesentlichen druckloses System bereitgestellt. Die Anordnung der Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit in dem Kessel weist den Vorteil auf, dass mittels einer einzigen Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit einerseits der absolute Füllstand und andererseits die Differenz zwischen einem oberen und einem unteren Füllstand ermittelt werden kann, so dass sowohl der Flüssigkeitszulauf in den Kessel als auch das Ein- und Ausschalten des Heizelements steuerbar ist.The inventive device for air humidification, in particular a climatic cabinet, with a heatable by a heating boiler for a liquid to be evaporated, which has a steam valve, through which steam can be discharged from the boiler into a room, characterized in that the boiler in an area, which is arranged in the usual operating in the boiler filling with liquid below the liquid level, is connected to a first riser, wherein in the arrangement of boiler and riser only in the boiler, a device for determining the level of the liquid is arranged. Such a device has a small number of components and is therefore simple and inexpensive to manufacture and less prone to failure. By means of the riser, a substantially pressureless system is provided. The arrangement of the device for determining the level of the liquid in the boiler has the advantage that on the one hand the absolute level and on the other hand the difference between an upper and a lower level can be determined by means of a single device for determining the liquid level, so that both the liquid inlet into the boiler and the switching on and off of the heating element is controllable.

Die Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit im Kessel als Schwimmerschalter ausgebildet ist. Da ein Schwimmerschalter eine Hysterese zwischen Einschaltpunkt und Ausschaltpunkt aufweist, ist es mit einem Schwimmerschalter besonders einfach möglich, sowohl das Einschalten und Ausschalten des Heizstabs des Heizelements als auch zusätzlich eine Füllstandsüberwachung dahingehend, ob Flüssigkeit nachgefüllt werden muss, mit einer Vorrichtung, welche im Kessel angeordnet ist, durchzuführen.The invention provides that the device for determining the level of the liquid in the boiler is designed as a float switch. Since a float switch has a hysteresis between switch-on and switch-off, it is particularly easy with a float switch, both the switching on and off of the heating element of the heating element as well as a level monitoring to see if liquid must be refilled, with a device which is arranged in the boiler is to perform.

Vorteilhafterweise sind die Höhe und der Durchmesser der Steigleitung derart bemessen, dass ein aus dem Kessel verdrängtes Volumen, welches von dem Durchmesser des Kessels und der Differenz zwischen einem oberen Füllstand und einem unteren Füllstand abhängig ist, aufnehmbar ist. Dadurch wird gewährleistet, dass während eines erfindungsgemäßen Zyklus zwischen Einschalten des Heizelements und Zeitpunkt, zu dem der obere Füllstand wieder erreicht ist, das Volumen der Flüssigkeit konstant bleibt.Advantageously, the height and the diameter of the riser are dimensioned such that a displaced from the boiler volume, which is dependent on the diameter of the boiler and the difference between an upper level and a lower level, is receivable. This ensures that during a cycle according to the invention between switching on of the heating element and time, to which the upper Level is reached again, the volume of the liquid remains constant.

Vorteilhafterweise sind die Höhe und der Durchmesser der Steigleitung derart bemessen, dass ein statischer Druck zum Drücken des in dem Kessel erzeugten Dampfs durch das Dampfventil erzeugbar ist. Dadurch wird ermöglicht, dass der Dampf bei Öffnen des Dampfventils ohne zusätzliche Komponenten aus dem Kessel in den Raum überführt werden kann.Advantageously, the height and the diameter of the riser are dimensioned such that a static pressure for pressing the steam generated in the boiler through the steam valve can be generated. This allows the steam to be transferred from the boiler to the room when the steam valve is opened without additional components.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung einen Abwasserbehälter zur Sammlung des in dem Raum anfallenden Kondensats auf, wobei vorzugsweise der Abwasserbehälter mit einer zweiten Steigleitung verbunden ist und wobei die erste Steigleitung und die zweite Steigleitung an ihrem oberen Ende miteinander verbunden sind. Einerseits kann aus dem Raum Kondensat direkt in den Abwasserbehälter überführt werden kann. Andererseits ist es über die Kopplung der beiden Steigleitungen möglich, ein druckloses System bereitzustellen, bei welchem bei zu großem Dampfdruck im Kessel Flüssigkeit über die beiden Steigleitungen über den Abwasserbehälter überführt wird und somit der Druck abgebaut wird. Schließlich ermöglicht die Verbindung zwischen dem Kessel und dem Abwasserbehälter über die beiden Steigleitungen auf einfache Art und Weise einen Spülmodus.According to a preferred embodiment of the invention, the apparatus comprises a waste water tank for collecting the condensate accumulating in the space, wherein preferably the waste water tank is connected to a second riser and wherein the first riser and the second riser are connected together at their upper end. On the one hand, condensate can be transferred directly from the room into the waste water tank. On the other hand, it is possible via the coupling of the two risers to provide a pressureless system in which liquid is transferred via the two risers via the sewage tank at too high a vapor pressure in the boiler and thus the pressure is reduced. Finally, the connection between the boiler and the wastewater tank via the two risers in a simple manner allows a rinse mode.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Abwasserbehälter ein Sensor zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit, insbesondere ein Schwimmerschalter, angeordnet, um beispielsweise Informationen darüber zu erhalten, wann der Abwasserbehälter geleert werden muss.According to a preferred embodiment of the invention, a sensor for determining the level of the liquid, in particular a float switch, is arranged in the waste water tank in order, for example, to obtain information as to when the waste water tank must be emptied.

Vorzugsweise ist der Abwasserbehälter mit einer Abwasserpumpe zum Abpumpen des Abwassers aus dem Abwasserbehälter verbunden, um ein Entleeren des Abwasserbehälters auf einfache Art und Weise zu ermöglichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Abwasserpumpe insbesondere in Abhängigkeit von dem Füllstand in dem Abwasserbehälter regelbar.Preferably, the waste water tank is connected to a waste water pump for pumping out the waste water from the waste water tank, to allow emptying of the waste water tank in a simple manner. According to a preferred embodiment of the invention, the wastewater pump is adjustable in particular in dependence on the level in the wastewater tank.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die erste Steigleitung und/oder die zweite Steigleitung als Steigrohr oder Steigschlauch ausgebildet sind.A particularly preferred embodiment of the invention provides that the first riser and / or the second riser are formed as a riser or riser.

Vorzugsweise weist der Kessel einen mit einem Zulaufventil absperrbaren Flüssigkeitszulauf auf. Dieser ermöglicht ein regelmäßiges Nachfüllen mit Flüssigkeit des Kessels. Das Zulaufventil ist insbesondere steuerbar, vorzugsweise in Abhängigkeit vom Füllstand in dem Kessel.Preferably, the boiler has a closable with an inlet valve fluid inlet. This allows a regular refilling with liquid of the boiler. The inlet valve is in particular controllable, preferably in dependence on the level in the boiler.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung einen Temperatursensor zur Bestimmung der Umgebungstemperatur und/oder einen Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur der Flüssigkeit im Kessel auf. Durch die Bestimmung der Umgebungstemperatur wird eine Anpassung des Betriebs der Vorrichtung an die Umgebungstemperatur möglich, da die Wärmeverluste von der Umgebungstemperatur abhängig sind. Durch die Bestimmung der Temperatur der Flüssigkeit im Kessel kann eine genauere Bestimmung der Grundlast erfolgen.According to an advantageous embodiment of the invention, the device has a temperature sensor for determining the ambient temperature and / or a temperature sensor for determining the temperature of the liquid in the boiler. By determining the ambient temperature, it is possible to adapt the operation of the device to the ambient temperature, since the heat losses are dependent on the ambient temperature. By determining the temperature of the liquid in the boiler, a more accurate determination of the base load can be made.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren ausführlich erläutert. Es zeigt

Fig. 1
eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Luftbefeuchtung.
The invention will be explained in detail with reference to the following figures. It shows
Fig. 1
a schematic representation of an embodiment of a device for humidification.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 zur Luftbefeuchtung. Die Vorrichtung 10 weist einen Kessel 12 auf, in welchem im Betrieb zu verdampfende Flüssigkeit 24, vorzugsweise Wasser, angeordnet ist. In dem Kessel 12 ist ein Heizelement 14 angeordnet, mittels welchem die Flüssigkeit 24 erhitzt und insbesondere verdampft werden kann. Der Kessel 12 weist, insbesondere in seinem oberen Bereicht, beispielsweise in der Deckfläche, ein Dampfventil 16 auf, durch welches Dampf aus dem Kessel 12 in einen Raum, beispielsweise einen Raum eines Klimaschranks oder Umweltsimulationsschranks, abgegeben werden kann.FIG. 1 shows a schematic representation of a device 10 for air humidification. The device 10 has a boiler 12, in which in operation to be evaporated liquid 24, preferably water, is arranged. In the boiler 12, a heating element 14 is arranged, by means of which the liquid 24 can be heated and in particular evaporated. The boiler 12 has, in particular in its upper area, for example in the top surface, a steam valve 16, through which steam from the boiler 12 in a room, such as a room of a climate cabinet or environmental simulation cabinet, can be dispensed.

Die Vorrichtung 10 weist weiterhin eine erste Steigleitung 20 auf, welche als Steigrohr oder als Steigschlauch ausgebildet sein kann. Das untere Ende der Steigleitung 20 mündet in den Kessel 12 in einem Bereich, welcher im üblichen Betrieb unterhalb des Flüssigkeitspegels der Flüssigkeit 24 liegt.The device 10 further comprises a first riser 20, which may be formed as a riser or riser. The lower end of the riser 20 opens into the boiler 12 in a range which is below the liquid level of the liquid 24 in normal operation.

In dem Kessel 12 ist eine Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands angeordnet, welche als Schwimmerschalter 18 ausgebildet sein kann. Weiterhin weist der Kessel 12 einen Flüssigkeitszulauf 26 auf, welcher idealerweise mittels eines Zulaufventils 28 absperrbar ist. In einer Ausführungsform kann in dem Flüssigkeitszulauf 26 ein Durchflussregler 29 angeordnet sein. Statt des Durchflussreglers 29 kann auch ein Durchflussbegrenzer in dem Flüssigkeitszulauf 26 angeordnet sein, welcher auf einen festen Wert eingestellt ist.In the boiler 12, a device for determining the level is arranged, which may be designed as a float switch 18. Furthermore, the boiler 12 has a liquid inlet 26, which is ideally shut off by means of an inlet valve 28. In one embodiment, a flow regulator 29 may be arranged in the liquid inlet 26. Instead of the flow regulator 29 may also be arranged a flow restrictor in the liquid inlet 26, which is set to a fixed value.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Kessel 12 ein Sicherungsventil 22 aufweisen, mittels welchem bei zu hohem Überdruck in dem Kessel 12 Druck aus dem Kessel 12 abgelassen werden kann.In a preferred embodiment, the boiler 12 may comprise a safety valve 22, by means of which at excessively high pressure in the boiler 12 pressure from the boiler 12 can be discharged.

Die Vorrichtung 10 kann einen Abwasserbehälter 30 aufweisen. In dem Abwasserbehälter 30 wird insbesondere in dem Raum anfallendes Kondensat über einen Kondensatrücklauf 38 gesammelt. Weiterhin kann der Abwasserbehälter 30 eine zweite Steigleitung 32 aufweisen, die vorteilhafterweise als Steigrohr oder Steigschlauch ausgebildet ist. Die zweite Steigleitung 32 mündet an ihrem unteren Ende in den Abwasserbehälter 30 und ist an ihrem oberen Ende mit dem oberen Ende der ersten Steigleitung 20 verbunden.The device 10 may include a wastewater container 30. In the waste water tank 30 condensate accumulating in particular in the room is collected via a condensate return 38. Furthermore, the waste water tank 30 may have a second riser 32, which is advantageously designed as a riser or riser. The second riser 32 opens at its lower end into the sewage tank 30 and is connected at its upper end to the upper end of the first riser 20.

In dem Abwasserbehälter 30 kann eine Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands angeordnet sein, welche insbesondere als Schwimmerschalter 36 ausgebildet ist. Weiterhin kann der Abwasserbehälter 30 eine Abwasserpumpe 34 zum Abpumpen des Abwassers aus dem Abwasserbehälter 30 in einen Abfluss aufweisen.In the waste water tank 30 may be arranged a device for determining the level, which is designed in particular as a float switch 36. Furthermore, the sewage tank 30 may have a sewage pump 34 for pumping the sewage from the sewage tank 30 into a drain.

Die Vorrichtung 10 kann weiterhin einen Temperatursensor 42 aufweisen, welcher insbesondere die Umgebungstemperatur detektiert. Die Vorrichtung 10 kann auch einen nicht dargestellten Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur der Flüssigkeit 24 im Kessel 12 aufweisen.The device 10 may further comprise a temperature sensor 42, which in particular detects the ambient temperature. The device 10 may also include a temperature sensor (not shown) for determining the temperature of the liquid 24 in the vessel 12.

Die Vorrichtung 10 weist eine Regelung 40 auf. Die Regelung 40 schaltet insbesondere das Heizelement 14 an und aus, öffnet und schließt das Dampfventil 16, öffnet das Zulaufventil 28, regelt falls vorhanden gegebenenfalls den Durchflussregler 29 und schaltet falls vorhanden vorzugsweise die Abwasserpumpe 34 an und aus. Der Regler 40 kann falls vorhanden weiterhin auch das Sicherungsventil 22 regeln. Von der Regelung 40 werden diese Ansteuerungen unter Berücksichtigung insbesondere der von der Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit 24 in dem Kessel 12, dem Schwimmerschalter 18 sowie gegebenenfalls dem Temperatursensor 42 detektierten und übermittelten Informationen durchgeführt. In einer Weiterbildung können auch die von der Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands in dem Abwasserbehälter 36 detektierten Informationen in die Regelung einbezogen werden.The device 10 has a control 40. The controller 40 in particular turns the heating element 14 on and off, opens and closes the steam valve 16, opens the inlet valve 28, if applicable regulates the flow regulator 29 if necessary and preferably switches on and off the wastewater pump 34. The controller 40 may continue to control the backup valve 22 if present. Of the control 40, these controls are taking into account in particular those of the device for determining the level of the liquid 24 in the boiler 12, the float switch 18 and optionally the temperature sensor 42 detected and transmitted information performed. In a development, the information detected by the device for determining the filling level in the wastewater container 36 can also be included in the regulation.

Die Grundlast der Vorrichtung 10 kann folgendermaßen bestimmt werden: Bei in dem Kessel 12 mindestens bis zu einem vorgegebenen oberen Füllstand eingefüllter Flüssigkeit 24 wird das Dampfventil 16 geschlossen. Das Heizelement 14 wird eingeschaltet, sodass die Flüssigkeit 24 aufgeheizt wird, wodurch ein Dampfdruck entsteht, welcher einen Teil der Flüssigkeit 24 aus dem Kessel 12 in die erste Steigleitung 20 drückt. Das Heizelement 14 wird abgeschaltet, sobald ein vorgegebener unterer Füllstand in dem Kessel 12 unterschritten wird. Bei Ausbildung der Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands in dem Kessel 12 als Schwimmerschalter 18 korreliert der obere Füllstand mit einem ersten Schaltpunkt des Schwimmerschalters 18 und der untere Füllstand mit einem unteren Schaltpunkt des Schwimmerschalters 18. Insbesondere wird bei Erreichen des unteren Füllstands mittels des Schwimmerschalters 18 ein Signal an die Regelung 40 zur Abschaltung des Heizelements 14 gegeben, während bei Erreichen des oberen Füllstands mittels des Schwimmerschalters 18 ein Signal an die Regelung 40 zur Einschaltung des Heizelements gegeben wird. Die Zeitdauer zwischen Einschalten und Abschalten des Heizelements 14 sowie zwischen Einschalten des Heizelements 14 und dem Zeitpunkt, zu welchen nach dem Abschalten des Heizelements 14 der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht ist und insbesondere das Heizelement 14 bei mehreren Zyklen neu eingeschaltet wird, wird ermittelt, beispielsweise durch den Regler 40. Aus dem Verhältnis von Zeitdauer zwischen Einschalten und Abschalten des Heizelements 14 sowie der Zeitdauer zwischen dem Einschalten des Heizelements 14 und dem Zeitpunkt, zu welchen nach dem Abschalten des Heizelements 14 der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht ist und insbesondere das Heizelement 14 erneut eingeschaltet wird, kann die Grundlast, d. h. der Wärmeverlust, der Vorrichtung 10 ermittelt werden. Eine derartige Bestimmung der Grundlast kann vorzugsweise mittels mehreren Zyklen erfolgen, um die Genauigkeit der Ermittlung der Grundlast zu erhöhen. Die Ermittlung der Grundlast erfolgt insbesondere beim erstmaligen Einschalten der Vorrichtung 10 und vorzugsweise während eines Bereitschaftsmodus.The base load of the device 10 can be determined as follows: When in the boiler 12 at least filled up to a predetermined upper level liquid 24, the steam valve 16 is closed. The heating element 14 is turned on, so that the liquid 24 is heated, whereby a vapor pressure is created, which presses a portion of the liquid 24 from the boiler 12 into the first riser 20. The heating element 14 is switched off as soon as a predetermined lower level in the boiler 12 is reached. When forming the device for determining the level in the boiler 12 as a float switch 18, the upper level correlates with a first switching point of the float switch 18 and the lower level with a lower switching point of the float switch 18. In particular, upon reaching the lower level by means of the float switch 18 a Signal given to the control 40 for switching off the heating element 14, while reaching the upper level by means of the float switch 18, a signal is given to the control 40 for switching on the heating element. The time duration between switching on and off of the heating element 14 and between switching on the heating element 14 and the time at which after switching off the heating element 14, the predetermined upper level is reached again and in particular the heating element 14 is turned on at several cycles, is determined, for example by the controller 40. From the ratio of time duration between switching on and switching off of the heating element 14 and the time period between switching on of the heating element 14 and the time at which after the switching off of the heating element 14, the predetermined upper level is reached again and in particular the heating element 14 is turned on again, the base load, ie the heat loss of the device 10 can be determined. Such a determination of the base load can preferably take place by means of several cycles in order to increase the accuracy of the determination of the base load. The base load is determined in particular when the device 10 is switched on for the first time, and preferably during a standby mode.

Liegt der Flüssigkeitspegel beim erstmaligen Einschalten über dem oberen Füllstand, ist zu empfehlen, den in diesem Zyklus bestimmten Wert für die Grundlast nicht oder erst ab Erreichen des oberen Füllstands zu berücksichtigen, da dieser die Bestimmung der Grundlast ansonsten verfälschen könnte. Zudem kann dazu in der Hochheizphase mehrmals, beispielsweise für eine definierte Anzahl an Wiederholungen bei Erreichen des unteren Füllstands oder kurz vor Erreichen des oberen Füllstands bis zum Erreichen des oberen Füllstands das Dampfventil 16 geöffnet werden, um der Kessel 12 zu entlüften. Das dauerhafte Schließen des Dampfventils 16 zur Bestimmung der Grundlast erfolgt erst nach der definierten Anzahl von Zyklen. Da die Flüssigkeit 24 durch den Druckanstieg in die erste Steigleitung 20 gedrückt und damit insbesondere der Schwimmerschalter 18 am unteren Füllstand ist, kann durch Öffnen des Dampfventils 16 das Dampf/Luft-Gemisch abgelassen werden und die Flüssigkeit 24 von der Steigleitung 20 zurück in den Kessel 12 fließen. Bei Erreichen des oberen Füllstandes im Kessel 12 wird das Dampfventil 16 wieder geschlossen.If the liquid level is above the upper level when switching on for the first time, it is recommended that the base load value determined in this cycle is not taken into account or only when the upper level has been reached, otherwise it could falsify the determination of the base load. In addition, in the Hochheizphase several times, for example, for a defined number of repetitions when reaching the lower level or shortly before reaching the upper level to reach the upper level, the steam valve 16 are opened to vent the boiler 12. The permanent closing of the steam valve 16 for determining the base load takes place only after the defined number of cycles. Since the liquid 24 is pressed by the increase in pressure in the first riser 20 and thus in particular the float switch 18 at the lower level, the steam / air mixture can be discharged by opening the steam valve 16 and the liquid 24 from the riser 20 back into the boiler 12 flow. Upon reaching the upper level in the boiler 12, the steam valve 16 is closed again.

Alternativ oder zusätzlich kann auch die Temperatur im Kessel 12 bestimmt werden und das Dampfventil 16 erst geschlossen werden, um die Grundlast zu bestimmen, wenn die Siedetemperatur fast oder ganz erreicht ist.Alternatively or additionally, the temperature in the boiler 12 can be determined and the steam valve 16 is first closed to determine the base load when the boiling temperature is almost or completely reached.

Der Bereitschaftsmodus wird insbesondere dann eingeschaltet, wenn kein Anforderungssignal zur Bereitstellung von Dampf in den Raum vorliegt und somit die Vorrichtung 10 derart betrieben wird, dass jederzeit bei Vorliegen eines erneuten Anforderungssignals Dampf in den Raum abgegeben werden könnte. In den Bereitschaftsmodus wird die Vorrichtung 10 vorteilhafterweise derart angesteuert, dass in dem Kessel 12 die Flüssigkeit 24 im Wesentlichen konstant bei der Siedetemperatur gehalten wird. Dadurch wird in dem Kessel 12 kein oder nur ein geringer Überdruck erzeugt, die Vorrichtung 10 jedoch derart bereitgehalten, dass auf ein Anforderungssignal lediglich durch Erhöhen der Heizlast des Heizelements 14 um einen geringfügigen Betrag sofort Dampf in dem Heizkessel 14 erzeugt werden kann, welcher dann in einem Betriebsmodus durch das Dampfventil 16 in den Raum abgegeben werden kann.The standby mode is switched on in particular when there is no request signal for providing steam into the room and thus the device 10 is operated such that steam could be released into the room at any time in the presence of a renewed request signal. In the standby mode, the device 10 is advantageously controlled such that in the boiler 12, the liquid 24 is kept substantially constant at the boiling temperature. As a result, no or only a slight excess pressure is produced in the boiler 12, but the device 10 is kept ready so that a request signal can be generated in the boiler 14 immediately by increasing the heating load of the heating element 14 by a small amount an operating mode can be discharged through the steam valve 16 in the room.

In dem Bereitschaftsmodus wird die Flüssigkeit 24 folgendermaßen im Wesentlichen bei der Siedetemperatur gehalten. Das Dampfventil 22 ist geschlossen. Das Heizelement 14 wird eingeschaltet und die Flüssigkeit 24 aufgeheizt, wodurch ein Dampfdruck entsteht, welcher Flüssigkeit 24 aus dem Kessel 12 in die erste Steigleitung 20 drückt. Sobald ein vorgegebener unterer Füllstand in dem Kessel 12 unterschritten wird, wird das Heizelement 14 wieder abgeschaltet. Dadurch, dass Flüssigkeit in die erste Steigleitung 20 gedrückt wird, wird der Kessel 12 im Wesentlichen drucklos gehalten und kaum Dampf in dem Kessel 12 erzeugt, obwohl die Flüssigkeit 24 im Wesentlichen am Siedepunkt gehalten werden kann. Durch Wärmeverluste kühlt die Flüssigkeit 24 in dem Kessel 12 wieder ab, so dass die Flüssigkeit 24 aus der Steigleitung 20 wieder in den Kessel 12 zurückströmen kann, wodurch der Flüssigkeitspegel im Kessel 12 wieder ansteigt. Sobald der obere Füllstand wieder erreicht ist, kann das Heizelement 14 wieder eingeschaltet werden.In the standby mode, the liquid 24 is maintained at substantially the boiling temperature as follows. The steam valve 22 is closed. The heating element 14 is turned on and the liquid 24 is heated, whereby a vapor pressure is generated, which presses liquid 24 from the boiler 12 into the first riser 20. Once a predetermined lower level in the boiler 12 is reached, the heating element 14 is switched off again. By forcing liquid into the first riser 20, the boiler 12 is kept substantially depressurized and hardly generates steam in the boiler 12, although the liquid 24 can be maintained at substantially the boiling point. As a result of heat losses, the liquid 24 in the boiler 12 cools down again, so that the liquid 24 flows back out of the riser 20 into the boiler 12 can, whereby the liquid level in the boiler 12 rises again. Once the upper level is reached again, the heating element 14 can be turned on again.

Während des Bereitschaftsmodus wird die Zeitdauer zwischen Einschalten und Abschalten des Heizelements 14 und die Zeitdauer zwischen Einschalten des Heizelements 14 und dem Zeitpunkt, zu welchem nach dem Abschalten des Heizelements 14 der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht ist, d. h. insbesondere das Heizelement 14 erneut eingeschaltet werden kann, und anschließend die Grundlast aus dem Verhältnis der Zeitdauer zwischen Einschalten und Abschalten des Heizelements 14 und der Zeitdauer zwischen Einschalten des Heizelements 14 und dem Zeitpunkt, zu welchem nach dem Abschalten des Heizelements 14 der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht ist, d. h. insbesondere das Heizelement 14 erneut eingeschaltet werden kann, ermittelt. Diese Grundlast wird in einem Betriebsmodus dem Heizelement 14 kontinuierlich zugeführt und gegebenenfalls nachgeregelt, um den Wärmeverlust in dem Kessel 12 jeweils auszugleichen.During the stand-by mode, the time between switching on and off of the heating element 14 and the time between switching on of the heating element 14 and the time at which the predetermined upper level is reached again after switching off the heating element 14, d. H. In particular, the heating element 14 can be turned on again, and then the base load from the ratio of the time between switching on and off of the heating element 14 and the time between switching on the heating element 14 and the time at which after switching off the heating element 14 of the predetermined upper level again is reached, d. H. In particular, the heating element 14 can be turned on again determined. This base load is continuously supplied to the heating element 14 in an operating mode and readjusted, if necessary, to compensate for the heat loss in the boiler 12, respectively.

In einer Weiterbildung des Regelungsverfahrens wird mittels des Temperatursensors 42 die Umgebungstemperatur der Vorrichtung 10 bestimmt und beispielsweise jedes Mal, wenn die Grundlast bestimmt wird, mit der entsprechenden Grundlast verknüpft, beispielsweise gemeinsam abgespeichert. Ändert sich im Laufe des Betriebs die Umgebungstemperatur, ist auch eine geänderte Grundlast zum Ausgleich des Wärmeverlusts notwendig. Beispielsweise kann, sobald eine Veränderung der Umgebungstemperatur festgestellt wird, die zum Ausgleich des Wärmeverlusts aufzubringende Grundlast in Abhängigkeit von der neu ermittelten Umgebungstemperatur nachgeregelt werden.In a further development of the control method, the ambient temperature of the device 10 is determined by means of the temperature sensor 42 and, for example, each time the base load is determined, associated with the corresponding base load, for example, stored together. If the ambient temperature changes during operation, a changed base load is necessary to compensate for the heat loss. For example, as soon as a change in the ambient temperature is detected, the base load to be applied to compensate for the heat loss can be readjusted as a function of the newly determined ambient temperature.

Wird mittels des Schwimmerschalters 18 festgestellt, dass dauerhaft ein vorgegebener unterer Füllstand unterschritten wird, wird über den Flüssigkeitszulauf 26 Flüssigkeit nachgefüllt. Dazu wird das Zulaufventil 28 geöffnet und gegebenenfalls der Durchflussregler 29 entsprechend geregelt.If it is determined by means of the float switch 18 that a predetermined lower fill level is permanently fallen below, liquid is replenished via the liquid feed. For this purpose, the inlet valve 28 is opened and optionally the flow controller 29 is controlled accordingly.

Der Durchmesser und das Volumen der ersten Steigleitung 20 sind vorteilhafterweise derart bemessen, dass in dem Bereitschaftsmodus das aus dem Kessel 12 verdrängte Volumen von der ersten Steigleitung 20 aufgenommen werden kann, ohne dass am oberen Ende der ersten Steigleitung 20 Flüssigkeit austritt, was zu einem Verlust an Flüssigkeit 24 in dem Kessel 12 führen würde. Weiterhin sollten vorteilhafterweise die Höhe und der Durchmesser der Steigleitung 20 derart bemessen sein, dass ein statischer Druck zum Drücken des in dem Kessel 12 erzeugten Dampf durch das Dampfventil 16 bei geöffnetem Dampfventil 16 möglich ist. In einem Ausführungsbeispiel kann der Kessel 12 einen Durchmesser von etwa 15 cm und eine Höhe von etwa 20 cm aufweisen. Der Kessel 12 kann etwa bis zur Hälfte mit Flüssigkeit 24 gefüllt sein. Die Differenz zwischen dem oberen Füllstand und dem unteren Füllstand in dem Kessel 12 kann etwa 1 mm betragen. Der Durchmesser der ersten Steigleitung 20 kann etwa 1,5 cm betragen. Die Höhe der ersten Steigleitung 20 kann beispielsweise etwa 1 m betragen.The diameter and volume of the first riser 20 are advantageously such that in the standby mode, the volume displaced from the boiler 12 can be taken up by the first riser 20 without leaking liquid at the top of the first riser 20, resulting in a loss would lead to liquid 24 in the boiler 12. Furthermore, advantageously, the height and the diameter of the riser 20 should be such that a static pressure for pressing the steam generated in the boiler 12 through the steam valve 16 when the steam valve 16 is open is possible. In one embodiment, the boiler 12 may have a diameter of about 15 cm and a height of about 20 cm. The boiler 12 may be filled up to half with liquid 24. The difference between the upper level and the lower level in the boiler 12 may be about 1 mm. The diameter of the first riser 20 may be about 1.5 cm. The height of the first riser 20 may be for example about 1 m.

In Betrieb der Vorrichtung 10 reichert sich die Flüssigkeit 24 in dem Kessel 12 mit Verunreinigungen an, da lediglich der Flüssigkeitsdampf durch das Dampfventil 16 abgeführt wird, die Verunreinigungen jedoch im Kessel 12 verbleiben. Zur Verringerung der Verunreinigungen ist vorteilhafterweise ein Spülmodus vorgesehen. In dem Spülmodus wird das Dampfventil 16 geschlossen und vorzugsweise das Heizelement 14 ausgeschaltet. Das Zulaufventil 28 wird geöffnet und Flüssigkeit 24 durch den Flüssigkeitszulauf 26 in den Kessel 12 eingeführt. Da das Luftvolumen in dem Kessel 12 nur begrenzt kompressibel ist, wird bei Zufuhr von Flüssigkeit in den Kessel 12 Flüssigkeit 24 durch die erste Steigleitung 20 verdrängt und fließt bei entsprechender Zufuhr von Flüssigkeit in den Kessel 12 insbesondere über die zweite Steigleitung 32 in den Abwasserbehälter 30. Auf diese Weise wird zumindest ein Teil der in dem Kessel 12 angeordneten Flüssigkeit 24, welche mit Verunreinigungen angereichert ist, durch frische Flüssigkeit 24, welche weniger Verunreinigungen aufweist, ersetzt und somit die Flüssigkeit 24 verdünnt und Verunreinigungen ausgespült. Ein derartiger Spülmodus kann in gewissen Zeitabständen oder nach Bedarf durchgeführt werden.In operation of the device 10, the liquid 24 accumulates in the boiler 12 with impurities, since only the liquid vapor is discharged through the steam valve 16, but the impurities remain in the boiler 12. To reduce the impurities advantageously a rinsing mode is provided. In the purge mode, the steam valve 16 is closed and preferably the heating element 14 is turned off. The inlet valve 28 is opened and liquid 24 through the liquid inlet 26 introduced into the boiler 12. Since the volume of air in the boiler 12 is only limited compressible, 12 liquid 24 is displaced by the first riser 20 with supply of liquid in the boiler and flows with appropriate supply of liquid in the boiler 12 in particular via the second riser 32 into the sewage tank 30th In this way, at least part of the liquid 24 disposed in the vessel 12, which is enriched with impurities, is replaced by fresh liquid 24, which has fewer impurities, and thus the liquid 24 is diluted and impurities are flushed out. Such a purge mode may be performed at certain intervals or as needed.

Es kann ein Spülen oder Verdünnen auch während es Betriebs, beispielsweise zu Beginn jedes Bereitschaftsmodus erfolgen. Sofern Flüssigkeit 24 während des Betriebs zugeführt wird, insbesondere in mehreren Zyklen oder in großem Maße, wird ein derart großes Volumen während der Aufheizphase verdrängt, dass über das erste Steigrohr 20 Flüssigkeit aus dem Kessel entfernt wird und auf diese Weise ein Spülen erreicht wird.Flushing or thinning may also occur during operation, for example at the beginning of each standby mode. If liquid 24 is supplied during operation, in particular in several cycles or to a large extent, such a large volume is displaced during the heating phase, that over the first riser 20 liquid is removed from the boiler and in this way rinsing is achieved.

Sofern sich in dem Abwasserbehälter 30 eine große Menge an Flüssigkeit 24 angesammelt hat, insbesondere ein vorgegebener Füllstand überschritten wird, was mittels des in dem Abwasserbehälter 30 angeordneten Schwimmschalter 36 detektiert wird, kann mittels der Abwasserpumpe 34 Abwasser aus dem Abwasserbehälter 30 abgeführt werden.If a large amount of liquid 24 has accumulated in the wastewater container 30, in particular a predetermined fill level is exceeded, which is detected by means of the float switch 36 arranged in the wastewater container 30, wastewater can be removed from the wastewater container 30 by means of the wastewater pump 34.

In einem Betriebsmodus, welcher auf ein Anforderungssignal hin eingestellt wird, wird das Dampfventil 16 geöffnet. Das Heizelement 14 wird nicht nur mit der Grundlast, sondern zuzüglich mit einer Heizlast beaufschlagt, welche dem Anforderungssignal entspricht. Das Anforderungssignal legt fest, welche Feuchte in dem Raum herrschen soll. Mittels eines entsprechenden Sensors in dem Raum wird die Feuchte detektiert und solange Dampf angefordert, bis die gewünschte Feuchte erreicht wird. Erst wenn die gewünschte Feuchte in dem Raum hergestellt ist, wird kein weiteres Anforderungssignal versandt. Dann kann die Vorrichtung 10 wieder in den Bereitschaftsmodus wechseln.In an operating mode, which is set in response to a request signal, the steam valve 16 is opened. The heating element 14 is not only applied to the base load, but in addition to a heating load, which the request signal equivalent. The request signal determines what humidity should prevail in the room. By means of a corresponding sensor in the room, the moisture is detected and as long as steam is required until the desired humidity is reached. Only when the desired humidity in the room is established, no further request signal is sent. Then the device 10 can again switch to the standby mode.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Vorrichtungcontraption
1212
Kesselboiler
1414
Heizelementheating element
1616
Dampfventilsteam valve
1818
Schwimmschalterfloat switch
2020
erste Steigleitungfirst riser
2222
Sicherungsventilsafety valve
2424
Flüssigkeitliquid
2626
Flüssigkeitszulaufliquid inlet
2828
Zulaufventilinlet valve
2929
DurchflussreglerFlow Controllers
3030
Abwasserbehälterwaste water tank
3232
zweite Steigleistungsecond climb
3434
Abwasserpumpesewage pump
3636
Schwimmschalterfloat switch
3838
KondensatrücklaufCondensate return
4040
Regelungregulation
4242
Temperatursensortemperature sensor

Claims (20)

Verfahren zur Ansteuerung einer Vorrichtung (10) zur Luftbefeuchtung mit einem mittels eines Heizelements (14) beheizbaren Kessel (12) für eine zu verdampfende Flüssigkeit (24), welcher ein Dampfventil (16) aufweist, durch welches Dampf aus dem Kessel (12) in einen Raum abgegeben werden kann, wobei der Kessel (12) in einem Bereich, welcher bei im Betrieb üblicher Befüllung des Kessels (12) mit Flüssigkeit (24) unterhalb des Flüssigkeitspegels angeordnet ist, mit einer ersten Steigleitung (20) verbunden ist und in dem Kessel (12) eine Vorrichtung (10) zur Ermittlung des Füllstands (18) der Flüssigkeit(24) angeordnet ist mit den Schritten a) bei in dem Kessel (12) mindestens bis zu einem vorgegebenen oberen Füllstand eingefüllter Flüssigkeit (24) Schließen des Dampfventils (16), b) Einschalten des Heizelements (14) und Aufheizen der Flüssigkeit (24), wodurch ein Dampfdruck entsteht, welcher Flüssigkeit (24) aus dem Kessel (12) in die Steigleitung (20) drückt, c) Abschalten des Heizelements (14), sobald ein vorgegebener unterer Füllstand in dem Kessel (12) unterschritten wird, d) Ermittlung der Zeitdauer zwischen Einschalten und Abschalten des Heizelements (14) und Ermittlung der Zeitdauer zwischen Einschalten des Heizelements (14) und dem Zeitpunkt, zu welchem nach dem Abschalten des Heizelements (14) der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht ist, e) Ermitteln einer Grundlast der Vorrichtung (10) aus dem Verhältnis von Zeitdauer zwischen Einschalten und Abschalten des Heizelements (14) und Zeitdauer zwischen Einschalten des Heizelements (14) und dem Zeitpunkt, zu welchem nach dem Abschalten des Heizelements (14) der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht ist. Method for controlling a device (10) for air humidification with a boiler (12), which can be heated by means of a heating element (14), for a liquid (24) to be evaporated, which has a steam valve (16) through which steam from the boiler (12) can flow a space can be discharged, wherein the boiler (12) in a region which is arranged in the usual operation filling the boiler (12) with liquid (24) below the liquid level, with a first riser (20) is connected and in the Boiler (12) a device (10) for determining the level (18) of the liquid (24) is arranged with the steps a) in the boiler (12) at least to a predetermined upper level filled liquid (24) closing the steam valve (16), b) switching on the heating element (14) and heating the liquid (24), whereby a vapor pressure is created, which presses liquid (24) from the boiler (12) in the riser (20), c) switching off the heating element (14) as soon as a predetermined lower filling level in the boiler (12) is reached, d) determination of the time duration between switching on and off of the heating element (14) and determination of the time duration between switching on of the heating element (14) and the time at which after the switching off of the heating element (14) the predetermined upper filling level is reached again, e) determining a base load of the device (10) from the ratio of time duration between switching on and off of the heating element (14) and duration between Turning on the heating element (14) and the time at which after switching off the heating element (14), the predetermined upper level is reached again. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereitschaftsmodus die Schritte b) und c), vorzugsweise die Schritte b) bis e), mehrmals wiederholt werden, solange der Bereitschaftsmodus andauert.Method according to claim 1,
characterized in that in a standby mode, steps b) and c), preferably steps b) to e), are repeated several times as long as the standby mode continues. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in einem Betriebsmodus das Dampfventil (16) geöffnet wird und das Heizelement (14) mit der zuletzt ermittelten Grundlast zuzüglich einer aus einem Anforderungssignal ermittelten Heizlast betrieben wird.Method according to one of the preceding claims,
characterized in that in an operating mode, the steam valve (16) is opened and the heating element (14) is operated with the last determined base load plus a determined from a request signal heating load. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Betriebsmodus bei Vorliegen eines Anforderungssignals eingeschaltet wird und in einen Bereitschaftsmodus gewechselt wird, wenn über eine vorgegebene Zeitdauer kein weiteres Anforderungssignal eingegangen ist.Method according to one of the preceding claims,
characterized in that an operating mode is switched on in the presence of a request signal and is switched to a standby mode when no further request signal has been received for a predetermined period of time. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) bis e) beim Einschalten der Vorrichtung (10) durchgeführt werden und vorzugsweise die Schritte b) bis e) vorteilhafterweise mehrmals wiederholt werden.Method according to one of the preceding claims,
characterized in that the steps a) to e) are performed when switching on the device (10) and preferably the steps b) to e) are advantageously repeated several times. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass beim wiederholten Durchführen der Schritte b) bis e) ein gemittelter Wert für die Grundlast bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims,
characterized in that at Repeatedly performing steps b) to e) an average value for the base load is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass vor, während oder nach den Schritten b) bis e) die Umgebungstemperatur bestimmt und mit der in Schritt e) ermittelten Grundlast verknüpft wird.Method according to one of the preceding claims,
characterized in that before, during or after steps b) to e) the ambient temperature is determined and linked to the base load determined in step e). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebsmodus die Umgebungstemperatur ermittelt wird und bei Abweichung zwischen der ermittelten Umgebungstemperatur und der mit der anzuwendenden Grundlast verknüpften Umgebungstemperatur die anzuwendende Grundlast an die ermittelte Umgebungstemperatur angepasst wird.Method according to one of the preceding claims,
characterized in that during the operating mode, the ambient temperature is determined and in case of deviation between the determined ambient temperature and the associated with the applied base load ambient temperature, the applied base load is adapted to the determined ambient temperature. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) zur Ermittlung des Füllstands (18) der Flüssigkeit (24) in dem Kessel (12) als Schwimmerschalter (18) ausgebildet ist, welcher eine Hysterese zwischen dem Einschaltpunkt und dem Ausschaltpunkt aufweist, wobei der Einschaltpunkt mit dem oberen Füllstand und der Ausschaltpunkt mit dem unteren Füllstand korreliert.Method according to one of the preceding claims,

characterized in that the device (10) for determining the level (18) of the liquid (24) in the boiler (12) as a float switch (18) is formed, which has a hysteresis between the switch-on and the switch-off, wherein the switch-on with the upper level and the switch-off point with the lower level correlated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in einem Spülmodus das Dampfventil (16) geschlossen wird und ein Zulaufventil (28) zu dem Kessel (12) geöffnet wird, durch welches Flüssigkeit (24) in den Kessel (12) gefüllt wird, sodass Flüssigkeit (24) durch die erste Steigleitung (20) aus dem Kessel (12) herausgedrückt wird, wobei der Spülmodus vorzugsweise bei ausgeschaltetem Heizelement (14) durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims,
characterized in that in a rinse mode the steam valve (16) is closed and an inlet valve (28) is opened to the vessel (12) through which liquid (24) is filled into the vessel (12) so that liquid (24) passes through the first riser (20) is pushed out of the boiler (12), the purge mode is preferably performed when the heating element (14) is switched off. Vorrichtung (10) zur Luftbefeuchtung, insbesondere eines Klimaschranks, mit einem mittels eines Heizelements (14) beheizbaren Kessel (12) für eine zu verdampfende Flüssigkeit (24), welcher ein Dampfventil (16) aufweist, durch welches Dampf aus dem Kessel (12) in einen Raum abgegeben werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kessel (12) in einem Bereich, welcher bei im Betrieb üblicher Befüllung des Kessels (12) mit Flüssigkeit (24) unterhalb des Flüssigkeitspegels angeordnet ist, mit einer ersten Steigleitung (20) verbunden ist, wobei in der Anordnung aus Kessel (12) und Steigleitung (20) nur in dem Kessel (12) eine Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit (24) angeordnet ist.Device (10) for air humidification, in particular a climatic cabinet, with a boiler (12), which can be heated by means of a heating element (14), for a liquid (24) to be evaporated, which has a steam valve (16) through which steam from the boiler (12) can be delivered to a room,
characterized in that the boiler (12) is connected to a first riser (20) in a region which is disposed below the liquid level during normal operation of the boiler (12) with liquid (24), wherein in the arrangement Boiler (12) and riser (20) only in the boiler (12) a device for determining the level of the liquid (24) is arranged. Vorrichtung (10) nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit (24) als Schwimmerschalter (18) ausgebildet ist.Device (10) according to claim 11,
characterized in that the device for determining the level of the liquid (24) is designed as a float switch (18). Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe und der Durchmesser der Steigleitung (20) derart bemessen sind, dass ein aus dem Kessel (12) verdrängtes Volumen, welches von dem Durchmesser des Kessels (12) und der Differenz zwischen einem oberen Füllstand und einem unteren Füllstand abhängig ist, aufnehmbar ist.Device (10) according to one of claims 11 to 12,
characterized in that the height and the diameter of the riser (20) are such that a displaced from the boiler (12) volume, which depends on the diameter of the boiler (12) and the difference between an upper level and a lower level is, is receivable. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe und der Durchmesser der Steigleitung (20) derart bemessen sind, dass ein statischer Druck zum Drücken des in dem Kessel (12) erzeugten Dampfs durch das Dampfventil (16) erzeugbar ist.Device (10) according to one of claims 11 to 13,
characterized in that the height and the diameter of the riser (20) are dimensioned such that a static pressure for pressing the steam generated in the boiler (12) through the steam valve (16) can be generated. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen Abwasserbehälter (30) zur Sammlung von in dem Raum anfallenden Kondensat aufweist, wobei vorzugsweise der Abwasserbehälter (30) mit einer zweiten Steigleitung (32) verbunden ist und wobei die erste Steigleitung (20) und die zweite Steigleitung (32) an ihrem oberen Ende miteinander verbunden sind.Device (10) according to one of claims 11 to 14,
characterized in that the device (10) comprises a waste water tank (30) for collecting condensate accumulating in the space, preferably wherein the waste water tank (30) is connected to a second riser (32) and wherein the first riser (20) and the second riser (32) are connected together at their upper end. Vorrichtung (10) nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abwasserbehälter (30) ein Sensor zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit, insbesondere ein Schwimmerschalter (36), angeordnet ist.Device (10) according to claim 15,
characterized in that in the waste water container (30), a sensor for determining the level of the liquid, in particular a float switch (36) is arranged. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 15 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass der Abwasserbehälter (30) mit einer Abwasserpumpe (34) zum Abpumpen des Abwassers aus dem Abwasserbehälter (30) verbunden ist.Device (10) according to one of claims 15 to 16,
characterized in that the waste water tank (30) is connected to a waste water pump (34) for pumping out the waste water from the waste water tank (30). Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steigleitung (20) und/oder die zweite Steigleitung (32) als Steigrohr oder Steigschlauch ausgebildet sind.Device (10) according to one of claims 11 to 17,
characterized in that the first riser (20) and / or the second riser (32) are formed as a riser or riser. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kessei (12) einen mit einem Zulaufventil (28) absperrbaren Flüssigkeitszulauf (26) aufweist.Device (10) according to one of claims 11 to 18,
characterized in that the kessei (12) has a with an inlet valve (28) lockable fluid inlet (26). Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen Temperatursensor (42) zur Bestimmung der Umgebungstemperatur aufweist.Device (10) according to one of claims 11 to 19,
characterized in that the device (10) comprises a temperature sensor (42) for determining the ambient temperature.
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