EP4403670A2 - Vorrichtung für einen metallischen brauchwasserbehälter, verwendung der vorrichtung und brauchwasserbehälter einer wärmepumpenanlage - Google Patents

Vorrichtung für einen metallischen brauchwasserbehälter, verwendung der vorrichtung und brauchwasserbehälter einer wärmepumpenanlage Download PDF

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EP4403670A2
EP4403670A2 EP23211452.0A EP23211452A EP4403670A2 EP 4403670 A2 EP4403670 A2 EP 4403670A2 EP 23211452 A EP23211452 A EP 23211452A EP 4403670 A2 EP4403670 A2 EP 4403670A2
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EP
European Patent Office
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water tank
limiting circuit
sacrificial anode
current limiting
domestic water
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Jochen Paulus
Carsten Wölfl
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Vaillant GmbH
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Vaillant GmbH
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Publication date
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F13/02—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
    • C23F13/06—Constructional parts, or assemblies of cathodic-protection apparatus
    • C23F13/08—Electrodes specially adapted for inhibiting corrosion by cathodic protection; Manufacture thereof; Conducting electric current thereto
    • C23F13/22—Monitoring arrangements therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/40—Arrangements for preventing corrosion
    • F24H9/45—Arrangements for preventing corrosion for preventing galvanic corrosion, e.g. cathodic or electrolytic means
    • F24H9/455—Arrangements for preventing corrosion for preventing galvanic corrosion, e.g. cathodic or electrolytic means for water heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12—Heat pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/18—Water-storage heaters
    • F24H1/186—Water-storage heaters using fluid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/18—Water-storage heaters
    • F24H1/20—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes
    • F24H1/201—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes using electric energy supply
    • F24H1/202—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes using electric energy supply with resistances

Definitions

  • the invention relates to a device for a metallic domestic water tank, a use of the device and a domestic water tank of a heat pump system with such a device, wherein the device comprises a sacrificial anode.
  • the sacrificial anode is a metallic element that is intended to protect a hot water tank from corrosion damage, for example.
  • the sacrificial anode can be designed in the shape of a rod and held by the tank so that it can come into direct contact with the water in it.
  • Sacrificial anode designs are known to be similar to impressed current anodes and comprise a magnesium material or a magnesium alloy.
  • the material of the sacrificial anode is below the metal of the tank walls (usually steel) in the electrochemical series, so it is less noble and is therefore first affected by corrosion.
  • Sacrificial anodes in domestic hot water storage tanks must be regularly checked for wear and replaced if necessary. This is particularly time-consuming for domestic hot water storage tanks that are highly integrated in terms of equipment, such as the indoor units of air-water heat pumps, and is sometimes neglected.
  • the service life of sacrificial anodes depends on several factors, including the quality of the tank materials, damage to the tank's internal protective coating, and/or the mineral composition and resulting conductivity of the water in the tank.
  • the object of the invention to at least partially alleviate or even solve the problems mentioned above.
  • the service life or usability of the sacrificial anode should be extended, especially when the electrical conductivity of the domestic water is high.
  • the effort required for wear monitoring should be reduced.
  • a system should be specified that can be easily retrofitted to existing hot water systems, works independently and/or can be installed in a space-saving manner.
  • a device for a metal service water tank which comprises at least one sacrificial anode.
  • the sacrificial anode has electrical insulation at least in the area of a connecting section to the service water tank. Furthermore, this is provided with a power line arrangement for electrically contacting the metal service water tank, which comprises a current limiting circuit.
  • the sacrificial anode can be rod-shaped. It is possible for the sacrificial anode to have a (circumferential) connecting section, for example designed with a thread, a flange or the like, which allows a (detachable) attachment of the sacrificial anode to the domestic water tank, so that the sacrificial anode can also extend into the interior of the domestic water tank and can be brought into contact with the water contained therein.
  • the connecting section is electrically insulated, so that no electrical current can flow from the material of the sacrificial anode via the connecting section to the domestic water tank.
  • the insulation can be a separate component and/or a coating of the sacrificial electrode. It is possible for the insulation to extend further (almost) to the inner end of the sacrificial electrode.
  • the (preferably only) power line arrangement for electrically contacting the metal domestic water tank can be designed, for example, with a cable which is or can be arranged in an electrically conductive manner on the one hand on the material of the sacrificial anode and on the other hand (outside) on the metal of the domestic water tank.
  • the connections of the power line arrangement can be designed to be detachable, e.g. via clamps, clips, screw connections or the like.
  • the power line arrangement also comprises (at least) one current limiting circuit.
  • This is an electrical path between two or more points on which electrical current can move, wherein this comprises at least one (preferably several) electronic or electrical components.
  • the current limiting circuit is set up in such a way that the maximum protective current flowing is limited to a predetermined value.
  • the current limiting circuit can be a separate assembly that is connected to the power line arrangement.
  • the current limiting circuit can be partially or completely integrated into the power line arrangement.
  • the current limiting circuit can partially carry out an (electrical) function of the power line arrangement, e.g. the electrical contacting of the domestic water tank.
  • the sacrificial anode can be made of magnesium. Suitable magnesium alloys are described in EN 12438, for example.
  • the current limiting circuit can be set up so that the maximum current is limited to 3 milliamperes [mA]. Preferably, the current limiting circuit is set up so that the maximum current is limited to a maximum of 1.5 mA or even to a maximum of 1.0 mA or a maximum of 0.6 mA.
  • the service life of the sacrificial anode can be significantly extended. The sacrificial anode dissolves more slowly with a lower current flow.
  • the current limiting circuit can be positioned adjacent to the connecting section. It is possible that the current limiting circuit is positioned in spatial proximity (outside) to the connecting section. Holding means can therefore be provided in the area of the sacrificial anode, which fix the current limiting circuit in position there. A type of (external) closing housing for the sacrificial anode can also be provided, which adjoins the connecting section and in which houses the current limiting circuit. This creates a compact unit.
  • the current limiting circuit prefferably be attachable to the domestic water tank.
  • attachment means can be provided that ensure electrical contact between the current limiting circuit and the domestic water tank.
  • the current limiting circuit prefferably be attached to the outer surface of the domestic water tank by means of a magnet and/or a flange.
  • the current limiting circuit is particularly designed to function without an additional supply voltage.
  • the sacrificial anode therefore only has a current conduction arrangement towards the tank wall of the service water tank.
  • the use of a device disclosed here for corrosion protection of a metallic domestic water tank, in particular made of steel is proposed.
  • a use is preferred in which the metallic domestic water tank has an enamel layer on the inside.
  • the sacrificial anode is particularly preferably an insulated magnesium anode.
  • the domestic water tank is preferably one that is integrated into a heat pump system, in particular into an internal unit of an air-water heat pump.
  • a domestic water tank of a heat pump system comprising a device disclosed here, wherein the sacrificial anode is held in an electrically insulated manner in a tank wall of the domestic water tank and the power line arrangement electrically contacts the tank wall on the outside.
  • Service water tanks allow for significantly extended maintenance cycles and thus lower maintenance costs for the end customer.
  • the current is limited by using an insulated magnesium sacrificial anode that does not allow direct (electrical) contact between the magnesium sacrificial anode in the connection section (the screw connection) and the domestic water tank.
  • the current flows to the domestic water tank via an electrical cable in particular, which leads from the magnesium sacrificial anode to the domestic water tank and is attached to it in an electrically conductive manner.
  • This cable is routed via a current limiting circuit that limits the maximum protective current to e.g. 3 mA or even an even lower value.
  • Fig.1 schematically illustrates a domestic water tank of a heat pump system 14, which comprises a device 1, which is explained in detail below in connection with the other figures.
  • the heat pump system 14 comprises a heating device 15, which comprises, for example, a burner (not shown) and a heat exchanger, with which the domestic water 17 can be heated and fed via water pipes into the domestic water tank 2, where it can be stored and, if necessary, kept (controlled) at a certain temperature via an (electrical) heating element 16.
  • a heating device 15 comprises, for example, a burner (not shown) and a heat exchanger, with which the domestic water 17 can be heated and fed via water pipes into the domestic water tank 2, where it can be stored and, if necessary, kept (controlled) at a certain temperature via an (electrical) heating element 16.
  • the service water tank 2 comprises a tank wall 9 which defines a storage volume for the service water 17.
  • An enamel layer 8 can be applied to the inside of the tank wall as corrosion protection.
  • Sensors (not shown) can be assigned to the service water tank 2, using which the fill level and/or the temperature can be adjusted.
  • a single device 1 is attached to the upper part.
  • One type of attachment is shown in Fig.2 which will now be explained.
  • the device 1 comprises - as in Fig.2 shown schematically - a (single) sacrificial anode 3, which has an electrical insulation 4 at least in the area of a connecting section 5 to the domestic water tank 2 (here comprising an outer tank wall 9 made of steel and an inner enamel layer 8).
  • a connecting section 5 to the domestic water tank 2 (here comprising an outer tank wall 9 made of steel and an inner enamel layer 8).
  • the sacrificial anode 3 is thus held in an electrically insulated manner in the tank wall 9 of the domestic water tank 2.
  • a power line arrangement 6 (e.g. in the form of a cable) is provided, which electrically contacts the material of the sacrificial anode 3 on the one hand and the (outer) container wall 9 on the other.
  • the power line arrangement 6 comprises a current limiting circuit 7, with which the maximum flowing current is limited to 3 milliamperes.
  • the current limiting circuit 7 is positioned adjacent to the connecting section 5 and/or can be fastened/attached to the container wall 9.
  • Fig.3 shows an embodiment of a current limiting circuit 7, which can be provided in the electrical path between the sacrificial anode 3 and the container wall 9.
  • the maximum flowing current can be limited to a predetermined value, e.g. even to 0.6 mA.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) für einen metallischen Brauchwasserbehälter, zumindest umfassend eine Opferanode (3), die eine elektrische Isolierung (4) zumindest im Bereich eines Verbindungsabschnittes (5) hin zum Brauchwasserbehälter (2) aufweist und mit einer Stromleitungsanordnung (6) zur elektrischen Kontaktierung des metallischen Brauchwasserbehälters (2) versehen ist, die eine Strombegrenzungsschaltung (7) umfasst. Weiter werden eine Verwendung der Vorrichtung und ein Brauchwasserbehälter einer Wärmepumpenanlage vorgeschlagen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen metallischen Brauchwasserbehälter, eine Verwendung der Vorrichtung und einen Brauchwasserbehälter einer Wärmepumpenanlage mit einer solchen Vorrichtung, wobei die Vorrichtung eine Opferanode umfasst.
  • Die Opferanode ist ein metallisches Element, das zum Beispiel einen Warmwasserspeicher vor Korrosionsschäden bewahren soll. Die Opferanode kann stabförmig ausgestaltet sein und durch den Behälter gehalten in direkten Kontakt mit dem darin befindlichen Wasser in Kontakt gebracht werden. Bekannt sind Ausgestaltungen von Opferanoden nach Art von Fremdstromanoden und umfassend einen Magnesiumwerkstoff bzw. eine Magnesiumlegierung. Das Material der Opferanode steht in der elektrochemischen Spannungsreihe unter dem Metall der Speicherwandungen (meist ein Stahl), ist also unedler und wird daher zuerst vom Korrosion befallen.
  • Kommt ein Metall in Kontakt mit Wasser und Sauerstoff, bildet sich eine sogenannte galvanische Zelle aus. Dabei reagiert der Sauerstoff mit dem Metall, das Eisen oxidiert und gibt Elektronen ab. Es bildet sich folglich Rost und das Metall zersetzt sich über die Zeit. Dieser Effekt kann bei einem Brauchwasserbehälter vermindert werden, wenn die unedlere Opferanode vorgesehen ist, denn hier löst sich anstelle des Metalls des Brauchwasserbehälters das Material der Opferelektrode (zuerst) auf. Die freien Metallteilchen wandern über das Wasser (den Elektrolyten) zur Behälterwand, die sich bei dieser Anordnung nicht mehr abbaut.
  • Opferanoden in Brauchwasserspeichern müssen regelmäßig auf Verschleiß kontrolliert und ggf. ausgetauscht werden. Dies ist insbesondere bei apparativ hoch integrierten Brauchwasserspeichern, wie bei Inneneinheiten von Luft-Wasser-Wärmepumpen, aufwändig und wird teilweise vernachlässigt.
  • Es ist bekannt, isolierte Opferanoden einzusetzen, um bei einem Unterschreiten des galvanischen Schutzstroms durch Alterung der Anode auf einen erforderlichen Austausch der Anode hinzuweisen (z.B. durch eine optische Anzeige). Dadurch ist ein Ausbau der Anode zur Überprüfung des Verschleißzustandes nicht erforderlich.
  • Die Lebensdauer von Opferanoden ist von mehreren Einflussgrößen abhängig, u.a. von der Qualität der Materialien des Behälters, von Schadstellen einer inneren Schutzbeschichtung des Behälters, und/oder die mineralische Zusammensetzung und daraus resultierende Leitfähigkeit des Wassers im Speicher.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die vorstehend genannten Probleme zumindest teilweise zu lindern oder sogar zu lösen. Insbesondere soll die Lebensdauer bzw. Gebrauchsfähigkeit der Opferanode verlängert werden, gerade auch bei hohen elektrischen Leitfähigkeiten des Brauchwassers. Weiter soll der Aufwand hinsichtlich der Verschleißüberwachung reduziert werden. Außerdem soll ein System angegeben werden, welches einfach bei bestehenden Warmwasseranlagen nachgerüstet werden kann, autark arbeitet und/oder platzsparend montierbar ist.
  • Diese Aufgaben werden gelöst mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die in den Ansprüchen angeführten Merkmale können in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden, wodurch weitere Ausführungsbeispiele angegeben werden können. Die nachfolgende Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den beiliegenden Figuren veranschaulicht die Erfindung und gibt weitere Ausführungsbeispiele an.
  • Hierzu trägt eine Vorrichtung für einen metallischen Brauchwasserbehälter, welche zumindest eine Opferanode umfasst. Die Opferanode hat zumindest im Bereich eines Verbindungsabschnittes hin zum Brauchwasserbehälter eine elektrische Isolierung. Weiter ist bei dieser eine Stromleitungsanordnung zur elektrischen Kontaktierung des metallischen Brauchwasserbehälters versehen, die eine Strombegrenzungsschaltung umfasst.
  • Die Opferanode kann stabförmig ausgebildet sein. Es ist möglich, dass die Opferanode einen (umlaufenden) Verbindungsabschnitt aufweist, beispielsweise ausgeführt mit einem Gewinde, einem Flansch oder dergleichen, der eine (lösbare) Befestigung der Opferanode an dem Brauchwasserbehälter erlaubt, so dass sich die Opferanode auch in das Innere des Brauchwasserbehälters hinein erstrecken und mit dem darin befindlichen Wasser in Kontakt gebracht werden kann. Der Verbindungsabschnitt ist elektrisch isoliert, so dass also vom Material der Opferanode über den Verbindungsabschnitt hin zum Brauchwasserbehälter kein elektrischer Strom fließen kann. Die Isolierung kann ein separates Bauteil und/oder eine Beschichtung der Opferelektrode sein. Es ist möglich, dass die Isolierung sich weiter hin (nahezu) zum innenliegenden Ende der Opferelektrode erstreckt.
  • Die (bevorzugt einzige) Stromleitungsanordnung zur elektrischen Kontaktierung des metallischen Brauchwasserbehälters kann beispielsweise mit einem Kabel ausgeführt sein, welches einerseits an dem Material der Opferanode elektrisch leitend angeordnet ist bzw. werden kann, und andererseits (außen) an dem Metall des Brauchwasserbehälters elektrisch leitend angeordnet ist bzw. werden kann. Die Anschlüsse der Stromleitungsanordnung können lösbar ausgeführt sein, z. B. über Klemmen, Klips, Verschraubungen oder dergleichen.
  • Die Stromleitungsanordnung umfasst zudem (mindestens) eine Strombegrenzungsschaltung. Hierbei handelt es sich um einen elektrischen Pfad zwischen zwei oder mehr Punkten, auf dem sich elektrischer Strom bewegen lässt, wobei dieser mindestens ein (bevorzugt mehrere) elektronisches oder elektrisches Bauteil umfasst. Die Strombegrenzungsschaltung ist so eingerichtet, dass der maximal fließende Schutzstrom auf einen vorgegebenen Wert begrenzt wird bzw. ist. Die Strombegrenzungsschaltung kann eine separate Baugruppe sein, die mit der Stromleitungsanordnung verbunden ist. Die Strombegrenzungsschaltung kann teilweise oder vollständig in die Stromleitungsanordnung integriert sein. Die Strombegrenzungsschaltung kann teilweise eine (elektrische) Funktion der Stromleitungsanordnung ausführen, z.B. die elektrische Kontaktierung des Brauchwasserbehälters.
  • Die Opferanode kann mit Magnesium gebildet sein. Geeignete Magnesiumlegierungen werden z. B. in der EN 12438 beschrieben.
  • Die Strombegrenzungsschaltung kann so eingerichtet sein, dass der maximale Strom auf 3 Milliampere [mA] begrenzt ist. Bevorzugt ist die Strombegrenzungsschaltung so eingerichtet, dass der maximale Strom auf maximal 1,5 mA oder sogar auf maximal 1,0 mA bzw. maximal 0,6 mA begrenzt ist. Durch die Begrenzung des maximal fließenden Stroms zwischen Opferanode und Brauchwasserbehälter (z.B. aus Stahl) kann die Lebensdauer der Opferanode deutlich verlängert werden. Die Opferanode löst sich bei einem geringeren Stromfluss langsamer auf.
  • Die Strombegrenzungsschaltung kann benachbart zu dem Verbindungsabschnitt positioniert sein bzw. werden. Es ist möglich, dass die Strombegrenzungsschaltung in räumlicher Nähe (außen) an dem Verbindungsabschnitt positioniert ist bzw. werden kann. Es können also dort im Bereich der Opferanode Haltemittel vorgesehen sein, die die Strombegrenzungsschaltung dort lagefixieren. Es kann auch eine Art (äußeres) Abschlussgehäuse der Opferanode vorgesehen sein, welches sich an den Verbindungsabschnitt anschließt und in dem die Strombegrenzungsschaltung untergebracht ist. Damit ist eine kompakte Einheit gegeben.
  • Es ist möglich, dass die Strombegrenzungsschaltung an dem Brauchwasserbehälter befestigbar ist. Beispielsweise können Befestigungsmittel vorgesehen sein, die eine elektrische Kontaktierung der Strombegrenzungsschaltung zu dem Brauchwasserbehälter gewährleisten. Es ist möglich, dass die Strombegrenzungsschaltung mittels eines Magneten und/oder eines Flansches auf der äußeren Oberfläche des Brauchwasserbehälters befestigt werden kann.
  • Die Strombegrenzungsschaltung ist insbesondere eingerichtet, ohne zusätzliche Versorgungsspannung zu funktionieren. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Opferanode keine so genannte Fremdstromanode ist. Die Opferanode weist folglich nur eine Stromleitungsanordnung hin zur Behälterwand des Brauchwasserbehälters auf.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Verwendung einer hier offenbarten Vorrichtung zum Korrosionsschutz eines metallischen Brauchwasserbehälters, insbesondere aus Stahl, vorgeschlagen. Bevorzugt ist eine Verwendung, wobei der metallischen Brauchwasserbehälter innen eine Emaille-Schicht aufweist. Ganz besonders bevorzugt ist dabei die Opferanode eine isolierte Magnesiumanode. Bei dem Brauchwasserbehälter handelt es sich bevorzugt um einen, der in eine Wärmepumpenanlage integriert ist, insbesondere in eine Inneneinheit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe.
  • Weiter wird auch ein Brauchwasserbehälter einer Wärmepumpenanlage vorgeschlagen, umfassend eine hier offenbarte Vorrichtung, wobei die Opferanode elektrisch isoliert in einer Behälterwand des Brauchwasserbehälter gehalten ist und die Stromleitungsanordnung die Behälterwand außen elektrisch kontaktiert. Damit ist eine bevorzugte Installation angegeben. Insbesondere bei der Kombination von Wärmepumpen mit emaillierten
  • Brauchwasserbehälter sind deutlich verlängerte Wartungszyklen und damit geringere Instandhaltungskosten für den Endkunden realisierbar.
  • Die Ausführungen zu der Vorrichtung können uneingeschränkt auch zur Charakterisierung der Verwendung und/oder des Brauchwasserbehälters dienen, und umgekehrt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Begrenzung des Stroms dadurch, dass eine isolierte Magnesium-Opferanode eingesetzt wird, die keinen direkten (elektrischen) Kontakt zwischen der Magnesium-Opferanode im Verbindungsabschnitt (der Verschraubung) hin zum Brauchwasserbehälter ermöglicht. Der Stromfluss hin zum Brauchwasserbehälter erfolgt über insbesondere ein elektrisches Kabel, welches von der Magnesium-Opferanode zu dem Brauchwasserbehälter führt und an diesen elektrisch leitend befestigt wird. Dieses Kabel wird über eine Strombegrenzungsschaltung geführt, die den maximalen Schutzstrom z.B. auf 3 mA oder sogar einen noch tieferen Wert begrenzt.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nun anhand der Figuren detailliert erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Darstellungen der Figuren die Erfindung nicht beschränken sollen, sondern nur vereinzelte Ausführungsbeispiele zeigen. Die Merkmale in den Figuren können mit zugehörigen Aspekten der Beschreibung und/oder anderen Merkmalen aus anderen Figuren kombiniert werden, soweit das nachfolgend nicht explizit ausgeschlossen ist.
  • Es stellen schematisch dar:
    • Fig. 1:
    eine Wärmepumpenanlage mit einer hier offenbarten Vorrichtung
    Fig. 2:
    ein Detail einer beispielhaften Anbringung der Vorrichtung an einem Brauchwasserbehälter, und
    Fig. 3:
    ein Beispiel einer Strombegrenzungsschaltung.
  • Fig. 1 veranschaulicht schematisch einen Brauchwasserbehälter einer Wärmepumpenanlage 14, welche eine Vorrichtung 1 umfasst, die nachfolgend im Zusammenhang mit den weiteren Figuren im Detail erläutert wird.
  • Die Wärmepumpenanlage 14 umfasst ein Heizgerät 15, welches z. B. einen nicht dargestellten Brenner und einen Wärmetauscher umfasst, mit dem Brauchwasser 17 erwärmt und über Wasserleitungen in den Brauchwasserbehälter 2 eingeleitet werden kann, wo es gespeichert und ggf. über ein (elektrisches) Heizelement 16 (kontrolliert) auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden kann.
  • Der Brauchwasserbehälter 2 umfasst eine Behälterwand 9, die ein Speichervolumen für das Brauchwasser 17 definiert. Als Korrosionsschutz kann innen auf der Behälterwand eine Emaille-Schicht 8 aufgetragen sein. Dem Brauchwasserbehälter 2 können nicht dargestellte Sensoren zugeordnet sein, anhand derer der Füllstand und/oder die Temperatur eingestellt werden kann.
  • Im oberen Bereich ist eine einzelne Vorrichtung 1 befestigt. Eine Art der Befestigung ist in Fig. 2 veranschaulicht, die nun erläutert wird.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst - wie in Fig. 2 schematisch gezeigt - eine (einzelne) Opferanode 3, die zumindest im Bereich eines Verbindungsabschnittes 5 hin zum Brauchwasserbehälter 2 (hier umfassend eine äußere Behälterwand 9 aus Stahl und eine innere Emaille-Schicht 8) eine elektrische Isolierung 4 aufweist. Damit ist ein (direkter) Stromfluss von dem Material der Opferanode 3 (z. B. Magnesium) über den Verbindungsabschnitt 5 (z. B. eine Verschraubung) hin zur Behälterwand 9 verhindert. Somit ist die Opferanode 3 elektrisch isoliert in der Behälterwand 9 des Brauchwasserbehälters 2 gehalten.
  • Weiter ist eine Stromleitungsanordnung 6 (z. B. in Form eines Kabels) vorgesehen, die das Material der Opferanode 3 einerseits und die (äußere) Behälterwand 9 andererseits miteinander elektrisch kontaktiert. Die Stromleitungsanordnung 6 umfasst eine Strombegrenzungsschaltung 7, mit der der maximale fließende Strom auf 3 Milliampere begrenzt ist. Im dargestellten Fall ist die Strombegrenzungsschaltung 7 benachbart zu dem Verbindungsabschnitt 5 positioniert und/oder an der Behälterwand 9 befestigbar / befestigt.
  • Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Strombegrenzungsschaltung 7, welche in dem elektrischen Pfad zwischen Opferanode 3 und Behälterwand 9 vorgesehen sein kann. Durch eine geeignete Auslegung bzw. Abstimmung des ersten Widerstands 10 und zweiten Widerstands 11 sowie des ersten Transistors 12 und zweiten Transistors 13 kann der maximal fließende Strom dadurch auf einen vorgegebenen Wert, z.B. sogar auf 0,6 mA begrenzt werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Brauchwasserbehälter
    3
    Opferanode
    4
    elektrische Isolierung
    5
    Verbindungsabschnitt
    6
    Stromleitungsanordnung
    7
    Strombegrenzungsschaltung
    8
    Emaille-Schicht
    9
    Behälterwand
    10
    erster Widerstand
    11
    zweiter Widerstand
    12
    erster Transistor
    13
    zweiter Transistor
    14
    Wärmepumpenanlage
    15
    Heizgerät
    16
    Heizelement
    17
    Brauchwasser

Claims (9)

  1. Vorrichtung (1) für einen metallischen Brauchwasserbehälter (2), zumindest umfassend eine Opferanode (3), die eine elektrische Isolierung (4) zumindest im Bereich eines Verbindungsabschnittes (5) hin zum Brauchwasserbehälter (2) aufweist und mit einer Stromleitungsanordnung (6) zur elektrischen Kontaktierung des metallischen Brauchwasserbehälters (2) versehen ist, die eine Strombegrenzungsschaltung (7) umfasst.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Opferanode (3) mit Magnesium gebildet ist.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsschaltung (7) so eingerichtet ist, dass der maximale Strom auf 3 Milliampere begrenzt ist.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsschaltung (7) benachbart zu dem Verbindungsabschnitt (5) positioniert ist.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsschaltung (7) an dem Brauchwasserbehälter (2) befestigbar ist.
  6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsschaltung (7) eingerichtet ist, ohne zusätzliche Versorgungsspannung zu funktionieren.
  7. Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Korrosionsschutz eines metallischen Brauchwasserbehälters (2).
  8. Verwendung nach Anspruch 7, wobei der metallischen Brauchwasserbehälter (2) innen eine Emaille-Schicht (8) aufweist.
  9. Brauchwasserbehälter (2) einer Wärmepumpenanlage (14), umfassend eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Opferanode (3) elektrisch isoliert in einer Behälterwand (9) des Brauchwasserbehälters (2) gehalten ist und die Stromleitungsanordnung (6) die Behälterwand (9) außen elektrisch kontaktiert.
EP23211452.0A 2022-11-29 2023-11-22 Vorrichtung für einen metallischen brauchwasserbehälter, verwendung der vorrichtung und brauchwasserbehälter einer wärmepumpenanlage Pending EP4403670A3 (de)

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DE102022131580.0A DE102022131580A1 (de) 2022-11-29 2022-11-29 Vorrichtung für einen metallischen Brauchwasserbehälter, Verwendung der Vorrichtung und Brauchwasserbehälter einer Wärmepumpenanlage

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