EP4460665B1

EP4460665B1 - Anordnung zum erwärmen einer flüssigkeit

Info

Publication number: EP4460665B1
Application number: EP22844629.0A
Authority: EP
Inventors: Bernhard Stahl
Original assignee: Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2022-01-05
Filing date: 2022-11-30
Publication date: 2025-11-12
Anticipated expiration: 2042-11-30
Also published as: US20250067470A1; DE102022000076A1; EP4460665A1; AU2022430189A1; CN118475801A; WO2023131388A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erwärmen einer Flüssigkeit. Ergänzend dient die Anordnung zum Erwärmen eines Gases, z. B. Raumluft. Die Flüssigkeit ist beispielsweise Brauchwasser.
Im Stand der Technik ist es bekannt, thermische Energie aus der Verbrennung von beispielsweise Propan, Butan oder in den gasförmigen Zustand überführten Dieselkraftstoff oder durch die Verwendung des elektrischen Stroms zu gewinnen und über einen Wärmetauscher (oder: Wärmeübertrager) auf eine Flüssigkeit, z. B. Brauchwasser zu übertragen (siehe z. B. die WO 2020/108908 A1 ). Es ist auch bekannt, dass solche Vorrichtungen ergänzend als Luftheizungen dienen.
Normalerweise werden Vorrichtungen zum Erwärmen einer Flüssigkeit in der Art eines Durchlauferhitzers oder eines Boilers betrieben. Es wird also entweder das erwärmte Wasser direkt nach dem Durchlaufen einer Erwärmungsstrecke ausgegeben. Oder es wird Wasser in einem Behälter erwärmt, damit der Nutzer es bei Bedarf entnehmen kann. Aus Nutzersicht ist ein Durchlauferhitzer sehr komfortabel. Um eine hohe Menge an warmem Wasser zur Verfügung zu stellen, ist jedoch eine entsprechend hohe Heizleistung erforderlich. Soll eine kleinere Heizleistung ausreichen, so ist ein Pufferspeicher - wie bei einem Boiler - für das warme Wasser erforderlich. Beschrieben sind Pufferspeicher z. B. in der DE 20 2011 003 668 U1 oder der DE 89 13 252 U1 . Nachteilig an solchen Pufferspeichern (oder: Flüssigkeitsbehältern) ist jedoch, dass die Wärmequelle in der Regel unten verbaut ist, sodass durch das Erhitzen eine Temperaturschichtung im Speicherpuffer zerstört wird. Weiterhin muss ein erheblicher Anteil des gesamten Volumens erwärmt werden, bevor Wasser der gewünschten Temperatur zur Verfügung steht.
Aus der US 2013/0312671 A1 ist ein bedarfsgesteuertes, tankloses System zum Heizen von Wasser bekannt, das ein primäres und ein sekundäres Heizsystem umfasst, welche in einem Puffertank angeordnet sind und die Ausgangswassertemperatur steuern. Ein Druckdifferenzschalter erkennt einen niedrigen Durchflussbedarf und ermöglicht es dem sekundären Heizsystem, das Wasser sofort zu erwärmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Bereitstellung von erwärmter Flüssigkeit vorzuschlagen, die die bekannten Prinzipien von Durchlauferhitzer und Boiler verlässt, die also eine Alternative zum Stand der Technik darstellt. Die Möglichkeit soll sich vorzugsweise dadurch auszeichnen, dass die Nachteile eines Boilers auch in dem Fall vermieden werden, dass nur eine geringe und für einen Betrieb als Durchlauferhitzer nicht ausreichende Heizleistung zur Verfügung steht.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Anordnung zum Erwärmen einer Flüssigkeit, mit einer Energieeinheit, einem Wärmeübertrager, einem Behälter und einer Pumpe, wobei die Energieeinheit den Wärmeübertrager mit thermischer Energie versorgt, wobei der Wärmeübertrager die thermische Energie auf die Flüssigkeit überträgt, wobei der Behälter die Flüssigkeit aufnimmt, wobei der Behälter eine Öffnung aufweist, und wobei die Pumpe derartig mit der Öffnung des Behälters und mit dem Wärmeübertrager verbunden ist, dass die Pumpe Flüssigkeit aus der Öffnung und/oder vom Wärmeübertrager fördert.
Erfindungsgemäß ist eine Anordnung vorhanden, welche eine Kombination aus einem Durchlauferhitzer und einem Boiler darstellt. Eine Pumpe fördert Flüssigkeit entweder vorm Wärmeübertrager (dies wäre der Durchlauferhitzer) oder von einem Behälter für die Flüssigkeit (dies wäre der Boiler). Verlässt den Wärmeübertrager mehr Flüssigkeit, als von der Pumpe, z. B. in die Richtung auf eine Armatur als Ausgabestelle, gefördert wird, so gelangt Flüssigkeit über die Öffnung in den Behälter. Fördert die Pumpe mehr Flüssigkeit, so entnimmt sie über die Öffnung dem Behälter Flüssigkeit. Fördert die Pumpe soviel Flüssigkeit wie den Wärmeübertrager als erwärmte Flüssigkeit verlässt, so wird die Öffnung des Behälters und der Behälter damit selbst überbrückt. Die Pumpe fördert somit insbesondere erwärmtes Wasser fort von dem Wärmeübertrager.
Zusätzlich ist eine weitere Pumpe vorhanden, wobei die weitere Pumpe zu erwärmende Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager hindurch befördert, und wobei die Öffnung des Behälters zwischen dem Wärmeübertrager und der Pumpe angeordnet ist. Die weitere Pumpe ist in einer der folgenden Ausgestaltungen als Kaltwasserpumpe bezeichnet. Die weitere Pumpe fördert die Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager, die von diesem erwärmt wird. Die Fördermengen der Pumpe sowie der weiteren Pumpe sind daher entscheidend, ob Flüssigkeit in den Behälter gelangt oder diesem entnommen wird.
Außerdem sind ein Be-/Entlüftungsventil und eine Rückführleitung vorhanden, wobei das Be-/Entlüftungsventil eine Abführung von Luft aus der Anordnung ermöglicht, wobei eine Entlüftungspumpe zum Abführen von Luft und Flüssigkeit durch eine Rückführleitung vorhanden ist, und wobei die Rückführleitung vor dem Be-/Entlüftungsventil und vor der weiteren Pumpe mündet. In dieser Ausgestaltung wird Luft aus der erwärmten Flüssigkeit über ein Be-/ Entlüftungsventil entfernt, welches in diesem Zusammenhang durch ein reines Entlüftungsventil realisiert sein kann. Weiterhin ist dem Be-/Entlüftungsventil eine Entlüftungspumpe nachgelagert, welche Luft (oder allgemein Gas) und Flüssigkeit in eine Rückführleitung fördert. Damit wird die Luft abgeführt und kann somit z. B. nicht zu der Armatur gelangen. Da die abgeführte Flüssigkeit bereits erwärmt ist, wird sie vor den Ansaugbereich der weiteren Pumpe eingebracht. Damit wird die Flüssigkeit wieder durch den Wärmeübertrager gefördert und die thermische Energie geht nicht verloren. Die Luft in dieser Flüssigkeit gelangt durch den Wärmeübertrager zudem erneut zu dem Be-/Entlüftungsventil.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein Temperatursensor zum Messen einer Temperatur der durch den Wärmeübertrager erwärmten Flüssigkeit vorhanden ist, und dass eine Steuervorrichtung Messwerte des Temperatursensors empfängt und für die Steuerung der weiteren Pumpe verwendet. In dieser Ausgestaltung wird die Temperatur des erwärmten Wassers geregelt.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Pumpe erwärmte Flüssigkeit zu einer Mischstrecke fördert, wobei ein Kaltwasserpfad vorhanden ist, welcher auf die Mischstrecke mündet, wobei ein Misch-Temperatursensor zum Messen einer Temperatur der Flüssigkeit in der Mischstrecke vorhanden ist, und wobei eine Steuervorrichtung ausgehend von Messwerten des Misch-Temperatursensors und einem vorgegebenen Temperaturbereich die Pumpe und/oder eine Kaltwasserpfad-Pumpe zum Fördern der Flüssigkeit im Kaltwasserpfad steuert. In dieser Ausgestaltung wird die erwärmte Flüssigkeit auf einen vorgegebenen Temperaturbereich abgekühlt. Dies ist beispielsweise ein Verbrühschutz. Dafür wird die erwärmte Flüssigkeit mit kalter bzw. nicht-erwärmter Flüssigkeit in einer Mischstrecke vermischt. Ausgehend von der Temperatur der Flüssigkeit in dieser Mischstrecke wird zumindest eine Pumpe in ihrer Fördermenge geregelt: Dies ist entweder die Pumpe, die die erwärmte Flüssigkeit fördert, oder eine Kaltwasserpfad-Pumpe, die die nicht-erwärmte Flüssigkeit fördert.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass sich zwischen dem Be-/Entlüftungsventil und der Entlüftungspumpe eine Komponente befindet, welche beim Überschreiten einer vorgegebenen Druckdifferenz öffnet, damit die Flüssigkeit in Richtung der Entlüftungspumpe strömen kann. Zwischen den beiden Seiten der Komponente muss sich somit ein ausreichender Druckunterschied befinden. Dieser Druckunterschied kann ergänzend dazu führen, dass Luft freigesetzt wird.
Eine ergänzende Ausgestaltung sieht vor, dass das Be-/Entlüftungsventil nicht nur dem Entlüften dient, sondern auch ein Eindringen von Luft in das Leitungssystem der Anordnung erlaubt. Für diesen Fall ist vorgesehen, dass die weitere Pumpe in einer Förderrichtung Luft durch den Wärmeübertrager und in einer anderen Förderrichtung Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager fördert. Die von außen über das Be-/Entlüftungsventil, welches in einer Ausgestaltung aus zwei separaten Einheiten: einmal für die Belüftung und einmal für die Entlüftung besteht, eindringende Luft dient der Entleerung des Wärmeübertragers.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Entkalkungsvorrichtung vorhanden ist, wobei die Entkalkungsvorrichtung entlang der Rückführleitung so angeordnet ist, dass sie ein Entkalkungsmittel der von der Entlüftungspumpe geförderten Flüssigkeit hinzufügt. In dieser Ausgestaltung wird der rückgeführten Flüssigkeit ein Entkalkungsmittel beigefügt.
Gemäß einer ersten Lehre ist vorgesehen, dass eine Anordnung zum Erwärmen einer Flüssigkeit, mit einer Energieeinheit, einem Wärmeübertrager und einem Behälter vorhanden ist, wobei die Energieeinheit den Wärmeübertrager mit thermischer Energie versorgt, wobei der Wärmeübertrager die thermische Energie auf die Flüssigkeit überträgt, wobei der Behälter die Flüssigkeit aufnimmt, wobei der Behälter mindestens zwei Öffnungen aufweist, und wobei sich zwischen den zwei Öffnungen ein Höhenunterschied befindet, sodass sich ein hydrostatischer Druckunterschied einstellt.
Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst zumindest eine Energieeinheit, einen Wärmeübertrager und einen Behälter. Dabei überträgt der Wärmeübertrager die von der Energieeinheit - z. B. unter Anwendung des elektrischen Stroms oder durch das Verbrennen eines Brennstoff-Luft-Gemischs - erzeugte thermische Energie auf die Flüssigkeit, sodass diese erwärmt wird.
Der Behälter nimmt die Flüssigkeit auf. Er verfügt über zwei Öffnungen auf unterschiedlichen Höhen, sodass sich eine hydrostatische Druckdifferenz zwischen den beiden Öffnungen einstellt. Eine Öffnung liegt somit in Richtung des Schwerefelds der Erde höher als die andere Öffnung. Damit geht einher, dass die Flüssigkeit, die über die obere Öffnung eingelassen wird, die im Behälter bereits vorhandene Flüssigkeit durch die untere Öffnung verdrängt. Dies erlaubt es beispielsweise, dass der Behälter über die obere Öffnung langsam mit erwärmter Flüssigkeit gefüllt wird, wobei durch den temperaturbedingten Dichteunterschied der Flüssigkeiten die kältere Flüssigkeit durch die untere Öffnung abfließt. Umgekehrt ist es beispielsweise möglich, über die obere Öffnung Flüssigkeit zu entnehmen, was zu einem automatischen Nachfüllen über die untere Öffnung führen kann. Durch das Einfüllen sowie Entnehmen der Flüssigkeit über eine Öffnung kann dabei der jeweils gegensätzliche Vorgang (also Entleerung bzw. Befüllung) ausgelöst werden.
Entsprechend ist die Anordnung während der Anwendung derartig im Betrieb, dass beide Öffnungen des Behälters geöffnet sind, also die Passage von Flüssigkeit erlauben. Insbesondere ist eine - die obere - Öffnung- z. B. über Schläuche oder Rohre - mit den anderen Komponenten verbunden. Vorzugsweise ist die andere Öffnung - z. B. ebenfalls über mindestens einen Schlauch oder ein Rohr - mit einem Kaltwassertank (z. B. einem Frischwassertank eines Fahrzeugs oder eines Wohnwagens) verbunden.
Der Behälter kann somit mit seinen Öffnungen als eine Art von Schlauch (oder Rohr) betrachtet werden, der ein größeres Aufnahmevolumen hat. Die Verbindung mit den umgebenden Komponenten (also Pumpen oder normalen Flüssigkeits-/Luft-Leitungen etc.) ist derartig, dass Flüssigkeit in beide Strömungsrichtungen in diesen Behälter-Schlauch eingebracht bzw. aus diesen entnommen wird. Der gedachte Schlauch ist dabei so im Schwerefeld angeordnet, dass sich eine Öffnung zu diesem größeren Aufnahmevolumen oberhalb der anderen Öffnung befindet.
Ist der Behälter über mindestens eine Öffnung mit dem atmosphärischen Druck verbunden, so ergibt sich der Vorteil, dass kein Sicherheitsventil wie bei einem druckbeaufschlagten Behälter gemäß dem Stand der Technik erforderlich ist. In der Anordnung ist beispielsweise die untere Öffnung mit einem Tank verbunden, der offen ist und somit atmosphärischen Druck aufweist. In der Anwendung ist vorzugsweise dafür Sorge zu tragen, dass die untere Öffnung über einen Schlauch oder ein Rohr mit dem Tank verbunden ist und dass dieser Schlauch bzw. das Rohr unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche des Tanks mündet. Das Schlauchende sollte somit untergetaucht sein. Dadurch lässt sich verhindern, dass sich der Behälter entleert oder von unten Luft in ihn eindringt, selbst wenn er oberhalb des Tanks angeordnet ist.
Durch die Art und Anordnung des Behälters sowie durch die Art, wie der Behälter verwendet wird, befindet sich keine Luftblase in dem Behälter. Im normalen Betrieb ist somit der Behälter vollständig mit Flüssigkeit gefüllt. Da sich keine Luftblase in dem Behälter befindet, kann dessen Volumen entsprechend komplett für die Bereitstellung von erwärmter Flüssigkeit verwendet werden, sodass auch dadurch ein geringes Gesamtvolumen möglich ist. Findet eine Wärmeausdehnung der Flüssigkeit statt, so wird dieses zusätzliche Volumen über die untere Öffnung in die angeführten Komponenten, beispielsweise einen Frischwassertank hinein abgeführt. Ausgleichskomponenten, wie z.B. mit Gaspolstern ausgestattete Ausdehnungsgefäße, sind damit nicht erforderlich.
Durch das Abließen der Flüssigkeit aus einer Öffnung des Behälters, während die Befüllung über die andere Öffnung stattfindet, ergibt sich der Vorteil, dass z. B. die Energieeinheit durchgängig betrieben werden kann. Die thermische Energie wird kontinuierlich über den Wärmeübertrager und die Flüssigkeit abgeführt, auch wenn die Flüssigkeit im Behälter bereits vollständig erwärmt ist. Daher muss die Energieeinheit seltener gestartet und ausgeschaltet werden, sodass z. B. der Energieaufwand beim Starten oder das Risiko eines in der Regel nachteiligen Startvorgangs vermieden werden. Es entfällt z. B. auch eine Wartezeit, die ggf. erforderlich ist, bevor ein neuer Start der Energieeinheit möglich ist. Es sind z. B. auch weniger Spülvorgänge des Brennraums notwendig, um die Energieeinheit vorzubereiten. Dies ist beispielsweise ein deutlicher Vorteil, wenn die Energieeinheit z. B. einen Brennstoff wie DieselKraftstoff verbrennt, um die thermische Energie zu erzeugen. Besonders vorteilhaft ist auch, den Brenner für eine gewisse Mindestbrenndauer betreiben zu können, selbst wenn der Behälter bereits vollständig mit erwärmter Flüssigkeit gefüllt ist. Diese Verringerung oder Vermeidung von zahlreichen wartezeitbehafteten Start-/ Stoppvorgängen der Energieeinheit ermöglicht eine hohe Warmwasserverfügbarkeit mit einem deutlich kleineren Behältervolumen.
In einer Variante gehören die Energieeinheit, der Wärmeübertrager und der Behälter zu einer Heizvorrichtung, die dem Erwärmen der Flüssigkeit dient und die mit weiteren Komponenten verbunden wird, um insgesamt eine Anordnung (alternative Bezeichnung ist System) zu bilden. Die Anordnung wäre damit die Vorrichtung plus weitere Komponenten in der Peripherie um die Vorrichtung herum. Daher hat die Vorrichtung in einer Ausgestaltung entsprechende Schnittstellen, um sich mit den weiteren Komponenten zu verbinden. Eine weitere Komponente ist in einer Ausgestaltung beispielsweise ein Zusatzbehälter, welcher das Aufnahmevolumen des Behälters erweitert. Dabei kann in der funktionalen Betrachtung die Kombination aus Behälter und Zusatzbehälter als Einheit betrachtet werden.
Vorzugsweise ist ergänzend eine Steuervorrichtung vorhanden, in der Sollvorgaben hinterlegt oder hinterlegbar sind, der Messwerte zugehen und die ausgehend von den Sollvorgaben und den Messwerten Komponenten der Heizvorrichtung und/oder der Anordnung steuert. Steuerung sei dabei allgemein als Eingriff auf eine andere Einheit in Bezug auf ihre Einstellungen oder ihre Betriebsweise verstanden. Durch das Steuern wird also vorgegeben, was diese Einheit in welchem Maß macht. Der Begriff Steuern kann also sowohl das Steuern im engeren Sinne als auch das Regeln umfassen.
Gemäß einer zweiten Lehre ist vorgesehen, dass die Anordnung zum Erwärmen einer Flüssigkeit mit einer Energieeinheit, einem Wärmeübertrager, einem Behälter und einer Steuervorrichtung versehen ist, wobei die Energieeinheit den Wärmeübertrager mit thermischer Energie versorgt, wobei der Wärmeübertrager die thermische Energie auf die Flüssigkeit überträgt, wobei der Behälter die Flüssigkeit aufnimmt, wobei der Behälter eine Öffnung aufweist, und wobei der Behälter ein veränderliches Flüssigkeitsvolumen aufweist. In dieser alternativen Lehre der Erfindung verfügt der Behälter vorzugsweise nur über eine einzige Öffnung, in welcher die Flüssigkeit eingebracht bzw. aus dieser die Flüssigkeit entnommen wird, und die mit weiteren Komponenten der Anordnung verbunden ist. Zu trennen ist eine solche Öffnung beispielsweise von einem Durchlass, durch welchen die Flüssigkeit von dem eigentlichen Behälter zu einem Zusatzbehälter oder Zusatztank gelangen kann. Ein solcher Zusatztank vergrößert nur das Innenvolumen der Gesamtbehälteranordnung aus Behälter und Zusatztank. Zudem hat der Behälter ein veränderliches Flüssigkeitsvolumen. Der Behälter kann sich somit entsprechend einer Art von Blase ausdehnen bzw. zusammenziehen, sodass die aufnehmbare Flüssigkeitsmenge zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert liegen kann.
In einer Ausgestaltung wird der Behälter durch einen Zusatzbehälter oder Zusatztank ergänzt. Dabei weist die Kombination aus Behälter und Zusatztank insgesamt nur eine Öffnung zu den anderen Komponenten der Anordnung bzw. der Peripherie um die Anordnung herum auf. Zwischen Behälter und Zusatztank können Öffnungen bestehen, durch die jedoch die Flüssigkeit nur innerhalb der Kombination aus beiden fließt.
Gemeinsam ist den beiden erfindungsgemäßen Lehren, dass die Behälter jeweils so angewendet werden, dass sich lediglich die Flüssigkeit und keine Luft in ihnen befinden. Dies geschieht entweder - bei der ersten Lehre - durch die zwei Öffnungen im Behälter, durch die die Flüssigkeit passiert, oder - bei der zweiten Lehre - durch die variable Möglichkeit des Behälters, unterschiedlich große Flüssigkeitsmengen aufzunehmen.
Gemäß einer Ausgestaltung der zweiten Lehre der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anordnung gemäß einer der vorgenannten oder im Folgenden beschriebenen Varianten ausgeführt ist. Die Ausgestaltungen gelten entsprechend auch für die Anordnung gemäß der ersten Lehre.
Gemäß der vorgenannten zweiten Lehre verfügt der Behälter nur über eine Öffnung, der jedoch ein variables Flüssigkeitsvolumen aufweist. Auch für diesen Behälter, der beispielsweise über ein variables Flüssigkeitsvolumen verfügt, gelten - wie für den Behälter mit zwei Öffnungen - entsprechend einige der folgenden Ausgestaltungen.
Gemäß einer Ausgestaltung ist der Behälter zumindest teilweise aus einem Kunststoff gefertigt. Die Verwendung von Kunststoff ist deshalb möglich, weil der Behälter - bis auf den in der Regel vernachlässigbaren hydrostatischen Druck - keinem Innendruck standhalten muss. Das verwendete Material zeichnet sich durch ein geringes Gewicht und eine fast beliebige Möglichkeit der Formgestaltung aus. Weiterhin ist die Ausführung in der Regel kostengünstig. Ein Kunststoff oder eine Plastikart findet auch beispielsweise Verwendung bei dem Behälter mit dem variablen Flüssigkeitsvolumen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Behälter ein möglichst geringes Volumen aufweist. Diese Reduktion wird möglich, da keine große Menge an erwärmter Flüssigkeit gespeichert werden muss, sondern ein über das Volumen des Behälters hinausgehender Bedarf an erwärmter Flüssigkeit direkt durch das Erwärmen von zusätzlicher Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager gedeckt wird. Gründe für ein geringes Behältervolumen sind beispielsweise folgende:
Im Zusammenhang mit der - im Folgenden besprochenen - Ausgestaltung des Verbrühschutzes beispielsweise durch die Steuerung der Heißwasserpumpe bzw. der Kaltwasserpfad-Pumpe ist es möglich, Flüssigkeit mit einer hohen Temperatur im Behälter zu speichern.
Wenn die dem Wärmeübertrager konstant zugeführte Energie über eine konstant hohe Temperaturdifferenz der durch ihn geförderten Flüssigkeit abgeführt wird, so gibt es einen gleichbleibend kleinen Volumenstrom an erwärmter Flüssigkeit in den Behälter hinein. Eine solche kleine Strömungsgeschwindigkeit sorgt dafür, dass eine Temperaturschichtung im Behälter kaum gestört wird.
Da der Behälter - mit den zwei Öffnungen gemäß der ersten Lehre - über eine Öffnung im Druckausgleich mit der Atmosphäre steht und sich somit z. B. bei Erwärmung der Flüssigkeit kein innerer Überdruck in ihm aufbauen kann, ist keine Gasblase zur Druckbegrenzung erforderlich.
Wenn keine Luftblase vorhanden ist, verbessert dies die Schichtung, weil Verwirbelungen vermieden werden.
Das Behältervolumen bemisst sich nur an den Erfordernissen des Warmwasserbedarfs und muss kein zusätzliches Volumen beinhalten, um den Ansprüchen in Bezug auf eine Feuerung in der Energieeinheit als Wärmesenke (z. B. wegen Mindestlaufzeiten oder Wartezeiten) gerecht zu werden.
Gemäß einer Ausgestaltung ist der Behälter derartig ausgeführt, dass eine im Wesentlichen vollständige Entleerung in Bezug auf die Flüssigkeit möglich ist. Dies dient unter anderem der Hygiene. Es verbleibt also keine Flüssigkeit, in welcher sich z. B. bei einer längeren Zeit der Nichtverwendung Keime bilden. Eine Restentleerung ist auch dann vorteilhaft, wenn eine Entkalkung oder eine sonstige chemische Reinigung der Anordnung vorgenommen werden soll.
Gemäß einer Ausgestaltung ist der Behälter über eine Öffnung mit einem Frischwassertank verbunden bzw. verbindbar. Der Frischwassertank gehört beispielsweise zu einem Fahrzeug, einem Wohnwagen oder Wohnmobil oder einem Boot, in welchem die Anordnung als Anlage installiert ist. Dem Frischwassertank wird dabei vorzugsweise die Flüssigkeit - also das Wasser - entnommen, welche erwärmt werden soll. Ist die Öffnung des Behälters mit dem Frischwassertank verbunden, über welche die - zumindest während der Zeit des Betriebs der Anlage erwärmte - Flüssigkeit den Behälter verlässt, so ist eine aktive Beheizung des Frischwassertanks möglich und so kann einer Frostgefahr für den Frischwassertank begegnet werden.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass dem Wärmeübertrager eine Pumpe zum Fördern der Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager zugeordnet ist, wobei ein Temperatursensor zum Messen einer Temperatur der durch den Wärmeübertrager geförderten Flüssigkeit vorhanden ist, und wobei die Steuervorrichtung Messwerte des Temperatursensors empfängt und für die Steuerung der Pumpe verwendet. In dieser Ausgestaltung findet eine Regelung statt, damit die erwärmte Flüssigkeit eine vorgegebene Solltemperatur hat. Dafür wird die Temperatur der Flüssigkeit hinter dem Wärmeübertrager gemessen. Ausgehend von diesem Ist-Wert wird dann die Pumpe gesteuert, sodass die geförderte Flüssigkeitsmenge angepasst wird. In einer der folgenden Ausgestaltungen handelt es sich bei dieser Pumpe beispielsweise um eine Kaltwasserpumpe, die mit einem Kaltwassertank, z. B. einem fahrzeugseitigen Frischwassertank, in Verbindung steht. Durch die Regelung der Temperatur der erwärmten Flüssigkeit ergibt sich der Vorteil, dass so das Volumen des Behälters optimal genutzt werden kann, um Flüssigkeit mit gleichbleibend hoher Temperatur zu speichern, und zwar unabhängig von der Temperatur der kalten Flüssigkeit oder der dem Wärmeübertrager zugeführten thermischen Energie, also dem Grad der Erwärmung, welchen der Wärmeübertrager ausgehend von dieser Energiezufuhr leisten kann.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass eine Pumpe vorhanden ist, dass die Pumpe mit einer Öffnung der zwei Öffnungen des Behälters und mit dem Wärmeübertrager verbunden ist, und dass in dem Fall, dass die Pumpe über die eine Öffnung dem Behälter Flüssigkeit entnimmt, Flüssigkeit über die andere Öffnung in den Behälter einströmt. In dieser Ausgestaltung ist eine Pumpe vorhanden, welche die Flüssigkeit von dem Wärmeübertrager und/oder von einer Öffnung des Behälters fördern kann. Sie bewegt somit vom Wärmeübertrager erwärmte Flüssigkeit und/oder Flüssigkeit, die sich in dem Behälter befindet, beispielweise in Richtung einer Armatur, über welche die Flüssigkeit der Anlage entnommen werden kann. Wird nun die Flüssigkeit aus dem Behälter über eine der zwei Öffnungen entnommen, so wird über die andere der zwei Öffnungen Flüssigkeit nachgefüllt, und zwar vorzugsweise im gleichen Maß. Der Behälter wird somit nicht entleert, sondern er bleibt gefüllt. In einer Ausgestaltung ist dabei die Flüssigkeit, die über die andere Öffnung einströmt, kalte Flüssigkeit und insbesondere keine Flüssigkeit, die durch den Wärmeübertrager erwärmt worden ist. Dabei ist in einer Ausgestaltung diejenige Öffnung, über welche die Pumpe die Flüssigkeit dem Behälter entnimmt, die obere Öffnung.
Bei einer Ausgestaltung insbesondere für die Anordnung gemäß der zweiten Lehre mit dem variablen Flüssigkeitsvolumen ist vorgesehen, dass eine Pumpe vorhanden ist, dass die Pumpe mit der Öffnung des Behälters und mit dem Wärmeübertrager verbunden ist, und dass in dem Fall, dass die Pumpe über die Öffnung dem Behälter Flüssigkeit entnimmt, das Flüssigkeitsvolumen des Behälters sich verkleinert. Der Behälter zieht sich somit beispielsweise zusammen, wenn ihm Flüssigkeit entnommen wird.
Die Pumpe zum Fördern der Flüssigkeit vom Wärmeübertrager sowie dem Behälter ist in einer der folgenden Ausgestaltungen beispielsweise als Heißwasserpumpe bezeichnet.
In einer Ausgestaltung entnimmt eine Pumpe dem Behälter erwärmte Flüssigkeit oder pumpt Flüssigkeit, welche direkt von dem Wärmeübertrager erwärmt worden ist. Wird dem Behälter in dieser Ausgestaltung erwärmte Flüssigkeit über eine solange Zeitdauer entnommen, dass in ihm keine erwärmte Flüssigkeit mehr vorhanden ist, dass also seine nutzbare Wärmekapazität erschöpft ist, so wird von der Pumpe (beispielsweise der Heißwasserpumpe gemäß einer Ausgestaltung) vorrangig Flüssigkeit direkt vom Wärmeübertrager gefördert und gelangt so zu dem Ausfluss der Anordnung, also z. B. zu einer Armatur. Daher hilft für diesen Fall die Funktion des Durchlauferhitzers, sodass insbesondere kein plötzlicher Sprung von temperierter zu kalter Flüssigkeit auftritt, wie er bei Boilern möglich ist.
Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein Be-/Entlüftungsventil vorhanden ist, und dass das Be-/Entlüftungsventil je nach Anwendungsfall eine Zuführung von Luft in die Anordnung oder eine Abführung von Gas aus der Anordnung ermöglicht. In dieser Komponente wird über ein Ventil oder eine Ventilanordnung Gas (z. B. Luft) aus der Anordnung abgeführt oder wird Luft (insbesondere Umgebungsluft aus dem Bereich um die Anordnung herum) zugeführt. Das Abführen der Luft bezieht sich auch auf Gas, das beim Erwärmen der Flüssigkeit aus ihr - z.B. aufgrund reduzierter Löslichkeit - freigesetzt wird. Das Zuführen der Luft erlaubt ein Entleeren oder Leerdrücken von zumindest Teilen der Anordnung.
In einer Ausgestaltung ist das Be-/Entlüftungsventil eine einzelne Komponente, die die Doppelfunktion erfüllt. In einer alternativen Ausgestaltung sind zwei separate Komponenten vorhanden, die als eine Funktionseinheit betrachtet werden.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein Be-/Entlüftungsventil vorhanden ist, dass eine Entlüftungspumpe zum Abführen von Gas und Flüssigkeit vorhanden ist, und dass eine Rückführleitung so angeordnet ist, dass sie vor dem Be-/Entlüftungsventil und vor einer Pumpe mündet, die die Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager fördert. Beim Erwärmen der Flüssigkeit können Gase oder z. B. Luft entweichen, die in der Flüssigkeit gelöst sind. Damit diese Luft nicht an eine Armatur gelangt oder damit die Luft nicht in den Behälter gelangt, ist ein Be-/Entlüftungsventil vorhanden. Das Be-/Entlüftungsventil ist dabei vorzugsweise mit der Leitung verbunden, in welcher die durch den Wärmeübertrager erwärmte Flüssigkeit geführt wird. Weiterhin ist eine Entlüftungspumpe vorhanden, welche Luft und Flüssigkeit abführen kann. Dabei ist in einer Ausgestaltung die Entlüftungspumpe dem Be-/Entlüftungsventil stromabwärts nachgeordnet. Durch die Entlüftungspumpe wird somit auch Flüssigkeit abgeführt, welche bereits das Be-/Entlüftungsventil passiert hat. Dabei wird die Flüssigkeit und damit auch die Luft durch eine Rückführleitung geführt, die vor einer Pumpe und vor dem Be-/Entlüftungsventil mündet. Die Pumpe fördert dabei Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager. Diese rückgeführte Flüssigkeit gelangt somit erneut an dem Be-/Entlüftungsventil vorbei, um ggf. weitere Luft abzuführen. Damit wird also die Entlüftungswirkung erhöht. Entsprechend ist beim Be-/Entlüftungsventil in der Ausgestaltung nur der Entlüftungscharakter relevant, sodass das Be-/Entlüftungsventil in einer Ausgestaltung insbesondere auf ein reines Entlüftungsventil reduziert werden kann. Weiterhin wird die rückgeführte Flüssigkeit erneut durch den Wärmeübertrager geführt, um damit den gleichen Weg wie die zu erwärmende und nicht rückgeführte Flüssigkeit zu nehmen. Die bereits übertragene thermische Energie geht somit nicht verloren, sondern wird auf die zu erwärmende Flüssigkeit übertragen.
In einer Ausgestaltung ist die Entlüftungspumpe auch mit einer Öffnung des Behälters verbunden, sodass hierüber eine Entlüftung des Behälters möglich ist.
Die Funktion des Be-/Entlüftungsventils ist in einer Ausgestaltung auf zwei separate Ventile aufgeteilt: ein Ventil dient der Entlüftung, sodass Luft, die aus der erwärmten Flüssigkeit entweicht, aus der Anordnung abgeführt wird. Ein weiteres Ventil dient der Belüftung, um durch die Luft aus der Umgebung den Wärmetaucher zu entleeren. Alternativ erfüllt ein Ventil - wie bereits oben geäußert - beide Funktionen.
In einer Ausgestaltung wird die Entlüftungspumpe nicht kontinuierlich, sondern intermittierend betrieben. Untersuchungen haben gezeigt, dass durch den durch Pausen unterbrochenen Betrieb der Pumpe die ausbringbare Luftmenge erhöht werden kann, ohne dass die Menge der während des Pumpens abgeführten Flüssigkeit im gleichen Maß zunimmt. Es kann also deutlich mehr Gas abgeführt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung mündet die Rückführleitung relativ zu einer Zuführungsleitung einer Pumpe, welche zu erwärmende Flüssigkeit zu dem Wärmeübertrager fördert. Dabei sind der Mündungsbereich und die effektiven Pumpleistungen von Entlüftungspumpe und der Pumpe so aufeinander abgestimmt, sodass die rückgeführte Flüssigkeit im Wesentlichen stärker von besagter Pumpe in Richtung des Wärmeübertrager gefördert wird, als dass die Entlüftungspumpe die Flüssigkeit in die Zuführungsleitung einbringt. Mit anderen Worten: Die Entlüftungspumpe bringt die rückgeführte Flüssigkeit nur soweit in der Rückführleitung bis zu der Zuführungsleitung, dass die angesprochene Pumpe die weitere Förderung übernimmt. In einer Ausgestaltung ist die Entlüftungspumpe derartig ausgestaltet, dass sie zumindest kurzzeitig (dies geht mit einem intermittierenden Betrieb der Pumpe einher) mehr fördert als die Pumpe zum Fördern der zu erwärmenden Flüssigkeit. Durch den intermittierenden Betrieb gelangt die rückgeführte Flüssigkeit nicht bis an ein Ende der Zuführungsleitung, in welche die Entlüftungspumpe Flüssigkeit und Gas bzw. Luft fördert, sondern nur in diese Richtung. Damit wird vorteilhafterweise ein "Reservoir" an erwärmter Flüssigkeit geschaffen, aus welchem die Pumpe beim Fördern der zu erwärmenden Flüssigkeit wieder Flüssigkeit entnimmt. Diese Möglichkeit für die Pumpe beruht darauf, dass die Rückführleitung vor der Kaltwasserpumpe mündet. Die kurzzeitig hohe Pumpleistung der Entlüftungspumpe ist dabei, wie Untersuchungen gezeigt haben, vorteilhaft, um die Gasblasen mitzureißen. In einer der folgenden Ausgestaltung ist die Pumpe zum Fördern der zu erwärmenden Flüssigkeit als Kaltwasserpumpe bezeichnet.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass sich zwischen dem Be-/Entlüftungsventil und der Entlüftungspumpe eine Komponente befindet, welche erst beim Überschreiten einer vorgegebenen Druckdifferenz öffnet, damit die Flüssigkeit in eine Richtung strömen kann. Die Strömungsrichtung ist dabei fort vom Wärmeübertrager bzw. hin zum Behälter. Die Komponente lässt somit die Flüssigkeit nur dann in eine Richtung strömen, wenn eine gewisse Druckdifferenz gegeben ist. Diese Komponente sorgt dafür, dass sich der Behälter aufgrund des durch seine Höhe und Anordnung bedingten hydrostatischen Unterdrucks an dessen oberem Ende nicht mit Luft über das Be-/ Entlüftungsventil füllt, und das erhitzte Wasser über das untere Behälterende entweicht. Dies gilt insbesondere auch dann bei einer Ausgestaltung, in welcher der Behälter über dem Kaltwassertank angeordnet ist. Der bei Durchströmung dieser Komponente hervorgerufene Druckabfall in der Flüssigkeit bewirkt, dass weiteres Gas aus der Flüssigkeit austritt, welches über die Entlüftungspumpe abgeführt werden kann.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass über eine Komponente, welche vorzugsweise das Be-/Entlüftungsventil ist, auch Luft in die Anordnung eingebracht werden kann, und dass eine Pumpe (dies ist in einer Ausgestaltung beispielweise die Kaltwasserpumpe) vorhanden ist, die über diese Komponente eingebrachte Luft durch den Wärmeübertrager fördert. Diese Ausgestaltung - vorzugsweise in Verbindung mit der zuvor genannten Komponente, die erst bei einer Druckdifferenz öffnet - erlaubt es, dass der Wärmeübertrager entleert werden kann, ohne gleichzeitig den Behälter zu entleeren. Dies ist beispielsweise relevant, wenn der Wärmeübertrager neben der Flüssigkeit auch Luft, z. B. Raumluft erwärmen soll. In diesem Fall kann durch das Entleeren vermieden werden, dass während des Erwärmens der Luft Flüssigkeit in dem Wärmeübertrager erhitzt wird und verdampft. Die eingebrachte Luft ist dabei insbesondere Umgebungsluft aus dem Raum außerhalb der Anordnung. Die Pumpe wird in einer Ausgestaltung solange betrieben, bis der Wärmeübertrager entleert ist.
Die vorgenannte Komponente zum Einbringen der Luft ist beispielhaft wie folgt realisiert: Es ist eine Kugel mit geringerer Dichte als die erwärmte Flüssigkeit, z. B. Wasser, vorhanden, welche von der Flüssigkeit nach oben auf eine Dichtung gedrückt wird. Dadurch verschließt die Kugel (oder ein entsprechend ausgeformter Schwimmkörper) eine Öffnung innerhalb der Dichtung zur Atmosphäre. Ist keine Flüssigkeit unter der Kugel vorhanden, weil sie insbesondere abgepumpt wird, so fällt die Kugel durch die Schwerkraft herab und die Öffnung ist nicht mehr verschlossen. Daher kann Luft einströmen.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die Pumpe in einer Richtung die Luft durch den Wärmeübertrager und in einer anderen Richtung die Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager fördert. In dieser Ausgestaltung ist eine Pumpe (beispielweise die Kaltwasserpumpe) vorgesehen, die zwei unterschiedliche Medien (Flüssigkeit und Luft) in zwei unterschiedliche Richtungen fördern kann. Alternativ ist für jedes Medium und für jede Richtung eine Pumpe vorhanden.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Pumpe die erwärmte Flüssigkeit zu einer Mischstrecke fördert, dass ein Kaltwasserpfad vorhanden ist, welcher auf die Mischstrecke mündet, und dass ein Misch-Temperatursensor zum Messen einer Temperatur der Flüssigkeit in der Mischstrecke vorhanden ist. In dieser Ausgestaltung wird die Temperatur der erwärmten Flüssigkeit, die also durch die Passage durch den Wärmeübertrager erwärmt worden ist, auf eine vorgebbare Mischtemperatur herabgesetzt. Dafür wird die erwärmte Flüssigkeit in einer Mischstrecke mit kalter, also nicht erwärmter Flüssigkeit gemischt. Für die Einstellung der Temperatur der Flüssigkeit in der Mischstrecke ist ein Temperatursensor vorhanden. Die Regelung der Temperatur (z. B. über die Anpassung der Förderleistung wenigstens einer Pumpe, die erwärmte/heiße oder kalte Flüssigkeit zu der Mischstrecke befördert) in der Mischstrecke führt dazu, dass Flüssigkeit mit einer konstanten Temperatur z. B. an der Armatur ausgegeben wird. In einer Ausgestaltung werden sowohl die Temperatur der erwärmten Flüssigkeit (z. B. über die Regelung der Kaltwasserpumpe) als auch die Temperatur der gemischten Temperatur geregelt. Die Pumpe, die die erwärmte Flüssigkeit fördert, ist in einer der beschriebenen Ausgestaltungen als Heißwasserpumpe bezeichnet. Das Temperieren der Flüssigkeit in der Mischstrecke erlaubt es in einer Ausgestaltung, dass die Flüssigkeit im Wärmeübertrager zunächst auf eine ausreichend hohe Temperatur, z. B. zum Abtöten von Keimen, erwärmt wird und dass es dennoch nicht zu einem Verbrühen z. B. an einem Wasserhahn oder einem Duschkopf kommen kann. Für diesen Verbrühschutz sind in einer Ausgestaltung elektronische Komponenten, die der Regelung des Mischens dienen, zur Steigerung des Sicherheitsniveaus redundant ausgelegt. Die Regelung der Temperatur der erwärmten Flüssigkeit hat - wie bereits angedeutet - auch den Vorteil, dass so das Volumen des Behälters optimal genutzt werden kann, um Flüssigkeit mit gleichbleibend hoher Temperatur zu speichern - dies unabhängig von der Temperatur der kalten Flüssigkeit oder der dem Wärmeübertrager zugeführten thermischen Energie.
Geregelt wird in einer Ausgestaltung sowohl die Menge der erwärmten Flüssigkeit, die zu der Mischstrecke gefördert wird, als auch die geförderte Menge der kalten Flüssigkeit, die in die Mischstrecke gelangt. Die kalte Flüssigkeit, die beispielsweise dem Kaltwassertank entstammt, dem die zu erwärmende Flüssigkeit entnommen wird, wird in einer Ausgestaltung durch eine Kaltwasserpfad-Pumpe gefördert. Die letztgenannte Pumpe ist weiterhin in einer Ausgestaltung die Fahrzeugpumpe des Fahrzeugs, in dem die Anordnung installiert ist.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuervorrichtung ausgehend von Messwerten des Misch-Temperatursensors die Pumpe und/oder eine Kaltwasserpfad-Pumpe zum Fördern der Flüssigkeit im Kaltwasserpfad so steuert, dass die Temperatur der Flüssigkeit in der Mischstrecke bei unterschiedlichen Druckverhältnissen in der Mischstrecke und/oder im Bereich der Pumpe bzw. der Kaltwasserpfad-Pumpe und/oder bei unterschiedlichen Durchflussmengen der Flüssigkeit in der Mischstrecke und/oder im Bereich der Pumpe bzw. der Kaltwasserpfad-Pumpe im Wesentlichen innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs liegt. In der gesamten Beschreibung bezieht sich die Steuerung einer Pumpe vorzugsweise auf deren Fördermenge. Der Temperaturbereich ist dabei vorzugsweise ein Toleranzbereich um einen Sollwert herum. Mit anderen Worten: Der Temperatursensor, der die Temperatur der Flüssigkeit in der Mischstrecke misst, erlaubt eine Regelung der Temperatur der Flüssigkeit, die z. B. als warme Flüssigkeit oder speziell als warmes Wasser über eine Armatur ausgegeben wird. Die Temperatur wird dabei im Wesentlichen konstant gehalten und dies vorzugweise unabhängig von Druckverhältnissen und vorzugsweise auch unabhängig von Durchflussmengen, die in der Anordnung auftreten. Dabei bezieht sich die Durchflussmenge in einer Ausgestaltung auf die Durchflussmenge in der Mischstrecke und daher auch auf die Menge, die über eine Armatur der Anordnung entnommen wird.
In einer Ausgestaltung wird die Pumpe, welche die erwärmte Flüssigkeit zu der Mischstrecke fördert, dann aktiviert, wenn eine Entnahme von warmer Flüssigkeit z. B. an einer Armatur stattfindet. Diese Aktivierung kann in einer Ausführung über elektrische Kontakte an der Entnahmearmatur erfolgen. In einer alternativen Ausführung wird die Entnahme über einen fallenden Systemdruck z. B. mittels eines Druckschalters detektiert. In beiden Varianten kann das Signal zur Entnahme von warmer Flüssigkeit zusätzlich genutzt werden, um eine Pumpe (dies ist beispielsweise die Kaltwasserpumpe) zur Förderung von kalter bzw. zu erwärmender Flüssigkeit zu steuern.
Gemäß einer Ausgestaltung fördern zwei Pumpen Flüssigkeit zu einer Mischstrecke, wobei die zwei Pumpen gleichzeitig aktiv sind. Vorzugsweise fördert eine Pumpe erwärmte Flüssigkeit und fördert die andere Pumpe kalte Flüssigkeit zu der Mischstrecke. Dabei ist vorgesehen, dass in der Regel oder stets beide Pumpen aktiv sind. Somit wird beispielsweise verhindert, dass nur kalte oder nur erwärmte Flüssigkeit zu einer Armatur gelangt. In einer Ausgestaltung sind die zwei Pumpen die Heißwasserpumpe und die Kaltwasserpfad-Pumpe.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass eine Komponente zum Einbringen von Luft in die Anordnung vorhanden ist, und dass eine Pumpe vorhanden ist, die über die Komponente eingebrachte Luft über eine Öffnung der zwei Öffnungen in den Behälter einbringt, sodass die Flüssigkeit den Behälter über die andere Öffnung verlässt. Diese Ausgestaltung erlaubt das Entleeren bzw. Belüften des Flüssigkeitsbehälters.
Für das Entleeren wird in der Ausgestaltung Luft in den Behälter eingebracht. Die Komponente zum Einbringen der Luft, die z. B. Raumluft aus der Umgebung um die Anordnung bzw. insbesondere um das Flüssigkeitssystem ist, funktioniert in einer Ausgestaltung wie ein Überströmventil. In einer der beschriebenen Ausgestaltungen wird die Komponente beispielweise als abzweigendes Rückschlagventil bezeichnet. Die Komponente lässt vorzugsweise ein Fluid (hier die Luft) nur in einer Richtung (nämlich hinein) und vorzugsweise erst ab einer gewissen Druckdifferenz strömen. Die erforderliche Mindest-Druckdifferenz verhindert, dass sich der Behälter bedingt durch den durch die beiden Öffnungen auf unterschiedlicher Höhe gegebenen hydrostatischen Unterdruck dadurch selbsttätig entleert, dass Luft über die vorgenannte Komponente zum Einbringen von Luft in den Behälter strömt. Erst die beschriebene Pumpe, welche in einer Ausgestaltung für diesen Zweck rückwärts läuft, sorgt für die erforderliche Druckdifferenz. Diese Pumpe ist in einer Ausgestaltung die Heißwasserpumpe.
Das Einbringen der Luft in den Behälter geschieht in einer Ausgestaltung vorzugweise über die Öffnung, über welche erwärmte Flüssigkeit in den Behälter eingebracht wird. In einer Ausgestaltung werden somit in jeweils unterschiedlichen Betriebszuständen über eine Öffnung erwärmte Flüssigkeit und Luft in den Behälter eingebracht und wird erwärmte Flüssigkeit entnommen. Gelangt Luft über eine Öffnung in den Behälter, so strömt die Flüssigkeit über die andere Öffnung aus dem Behälter heraus.
In einer ergänzenden Ausgestaltung handelt es sich bei der Pumpe um diejenige, welche die erwärmte Flüssigkeit fort vom Wärmeübertrager oder aus dem Behälter heraus befördert. Dies ist beispielsweise die Heißwasserpumpe.
Gemäß einer Ausgestaltung ist eine Pumpe vorhanden, welche derartig mit einer Öffnung der zwei Öffnungen des Behälters und mit dem Wärmeübertrager verbunden ist, dass die Pumpe Flüssigkeit aus der Öffnung und vom Wärmeübertrager fördert. Bei der passenden Ausgestaltung für die zweite Lehre ist die Pumpe mit der Öffnung des Behälters und mit dem Wärmeübertrager verbunden, dass die Pumpe Flüssigkeit aus der Öffnung und vom Wärmeübertrager fördert.
In einer weitergehenden Ausgestaltung ist die Pumpe mit einem Schlauch oder Rohr verbunden, welches auf die Öffnung und auf den Wärmeübertrager mündet. Pumpt somit die Pumpe Flüssigkeit aus diesem Schlauch bzw. dem Rohr, so gelangt Flüssigkeit aus dem Behälter und/oder aus dem Wärmeübertrager zu der Pumpe und damit zu dem Teil der Anordnung, der sich an die Pumpe anschließt. Wird daher entsprechend viel Flüssigkeit von dem Wärmeübertrager erwärmt, so kann die Funktion eines Durchflusserhitzers abgebildet werden. Reicht diese Flüssigkeitsmenge des Wärmeübertragers für die Befriedigung des aktuellen Bedarfs nicht aus, so wird zusätzlich oder alternativ Flüssigkeit dem Behälter entnommen. Es ergibt sich also für diesen Fall die Funktion eines Boilers. Durch die direkte Verbindung zwischen der Pumpe - die entsprechend in einer Ausgestaltung auch als Heißwasserpumpe bezeichnet werden kann - und dem Wärmeübertrager und der damit einhergehenden Durchlauferhitzer-Funktion ist eine Entnahme von erwärmter Flüssigkeit mit einem Start der Beheizung möglich. Die Beheizung ist dabei der Vorgang, dass der Wärmeübertrager thermische Energie von der Energieeinheit erhält.
In einer Ausgestaltung werden die beiden vorgehenden Ausgestaltungen zusammengeführt, indem nur eine Pumpe für beide Zwecke Verwendung findet. Gemäß der Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Pumpe in einer Förderrichtung die Flüssigkeit aus der Behälteröffnung und vom Wärmeübertrager und in einer anderen Förderrichtung die Luft in den Behälter fördert. Diese eine Pumpe fördert somit Luft und Flüssigkeit in zwei unterschiedlichen Richtungen. In der einen Richtung fördert sie erwärmte Flüssigkeit z. B. zu einer Armatur. In der anderen Richtung fördert sie Luft zu dem Behälter und entleert ihn dadurch.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass zwei Pumpen vorhanden sind, dass eine Pumpe der zwei Pumpen zu erwärmende Flüssigkeit zu dem Wärmeübertrager fördert, und dass die andere Pumpe der zwei Pumpen dem Wärmeübertrager stromabwärts nachgelagert ist und Luft und Flüssigkeit fördert. In dieser Ausgestaltung sind zwei Pumpen vorhanden, die dem Wärmeübertrager einmal vor- und einmal nachgelagert sind. Die Pumpen fördern somit zu erwärmende (oder kalte) bzw. erwärmte (oder heiße) Flüssigkeit. Die vorgelagerte Pumpe ist in einer Ausgestaltung als Kaltwasserpumpe bezeichnet. In einer Ausgestaltung ist die zuerst genannte Pumpe, die in einer Variante dem Wärmeübertrager vorgelagert ist, derartig ausgeführt, dass sie Luft und Flüssigkeit fördern kann. Die nachgelagerte Pumpe ist so ausgestaltet, dass sie nicht nur Flüssigkeit, sondern auch Luft fördert. Diese Luft ist dabei diejenige, die während des Erwärmens der Flüssigkeit aus der Flüssigkeit austritt. Die nachgelagerte Pumpe erlaubt somit das Entlüften der Leitung hinter dem Wärmeübertrager. Die nachgelagerte Pumpe ist in einer Ausgestaltung als Entlüftungspumpe ausgeführt. In einer alternativen Ausgestaltung handelt es sich um die Heißwasserpumpe.
Eine weitergehende Ausgestaltung sieht vor, dass die andere - also nachgelagerte - Pumpe intermittierend Luft und Flüssigkeit fördert. Diese Pumpe - bei der es sich vorzugsweise um die vorgenannte Entlüftungspumpe handelt - wird somit nicht ununterbrochen betrieben, sondern nur in gewissen Zeitintervallen mit vorgebbarer Dauer und mit vorgebbaren Zeitabständen. Dies im Gegensatz zur vorgelagerten Pumpe (beispielsweise der Kaltwasserpumpe), die während des Betriebs, also während der Heizphase der Flüssigkeit, ununterbrochen läuft.
Gemäß einer Ausgestaltung weist der Behälter ein veränderliches Innenvolumen auf. In dieser Ausgestaltung ist der Behälter keine starre Komponente mit einem fixen Innenvolumen, sondern sein Innenvolumen ist veränderbar. So ist der Behälter beispielsweise als Blase ausgestaltet, um die sich eine Stützkonstruktion, z. B. ein Gitter befindet. Das veränderliche Innenvolumen ist dabei nicht nur bei dem Behälter mit einer Öffnung für die Anordnung gemäß der ersten Lehre, sondern in einer Ausgestaltung auch bei dem Behälter mit zwei Öffnungen für die Anordnung gemäß der ersten Lehre umgesetzt.
In einer Ausgestaltung sind zwei Pumpen vorhanden, wobei eine Pumpe die Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager hindurch und die andere Pumpe die Flüssigkeit von dem Wärmeübertrager sowie die Flüssigkeit aus dem Behälter z. B. in Richtung einer Armatur befördert, und wobei eine Öffnung des Behälters zwischen den zwei Pumpen angeordnet ist. Die Anordnung der Verbindungsstellen beider Pumpen (hintereinander) und der Anordnung der Behälteröffnung (dazwischen) sorgt dafür, dass der Behälter die Differenz der beiden Pumpen-Fördermengen automatisch ausgleicht. Fördert die vorgelagerte Pumpe mehr als die nachgelagerte Pumpe, so gelangt die erhitzte Flüssigkeit durch die zwischen beiden Pumpen angeordnete Öffnung in den Behälter. Fördert im anderen Fall die nachgelagerte Pumpe mehr Flüssigkeit, als die vorgelagerte Pumpe liefert, so wird dem Behälter durch die Öffnung erhitzte Flüssigkeit entnommen. Damit zeigt sich auch deutlich die Doppelfunktion der oberen Öffnung des Behälters als Zugang zu und als Ausgang aus dem Behälter heraus. Die Öffnung des Behälters ist dabei entweder in Anbetracht der ersten Lehre die Öffnung, welche sich im Erdschwerefeld höher als die andere Öffnung befindet, oder ist bei der zweiten Lehre die einzige Öffnung, die unmittelbar mit den Komponenten zum Fördern der Flüssigkeit verbunden ist. Ist die Förderleistung von beiden Pumpen gleich, so wird der Behälter quasi überbrückt und es ergibt sich die Funktion eines Durchlauferhitzers. Die vorgelagerte Pumpe ist in einer Ausgestaltung die Kaltwasserpumpe. Die nachgelagerte Pumpe ist in einer alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung die Heißwasserpumpe.
In einer Ausgestaltung befindet sich die vorgelagerte Pumpe vor dem Wärmeübertrager, dem wiederum die Öffnung des Behälters und dann die nachgelagerte Pumpe folgen. Somit gilt für diese Konstellation, dass die Öffnung sich zwischen dem Wärmeübertrager und der nachgelagerten Pumpe befindet.
In einer Ausgestaltung werden beim Anlaufen der nachgelagerten Pumpe (die beispielsweise die Heißwasserpumpe ist) auch die Zufuhr von thermischer Energie zu dem Wärmeübertrager und die vorgelagerte Pumpe (entsprechend die Kaltwasserpumpe) gestartet.
In einer Ausgestaltung verfügt mindestens eine der in der Anordnung verwendeten Pumpen über eine hinreichend große Nenn-Fördermenge, sodass im Normalbetrieb nur eine reduzierte Förderleistung erforderlich ist. Dies reduziert die Geräuschentwicklung während des Pumpens.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zusätzlich ein Zusatztank für die Speicherung der Flüssigkeit vorhanden ist, und dass der Zusatztank in Bezug auf eine Befüllung mit der Flüssigkeit dem Behälter vorgeordnet, nachgeordnet oder nebengeordnet ist. In dieser Ausgestaltung wird das Speichervolumen des Behälters bzw. insgesamt der Anordnung durch einen Zusatztank vergrößert. Der Behälter und der Zusatztank können dabei je nach Ausgestaltung "in Reihe" oder "parallel geschaltet" sein. Verfügt der Behälter über zwei Öffnungen und somit auch über den Ablass, so gelangt die Flüssigkeit über den Ablass in den Zusatztank und von dort je nach Ausgestaltung in einen Frischwassertank oder in einen Grauwassertank. In dieser Ausgestaltung ist der Zusatztank dem Behälter somit nachgeordnet. Alternativ sind Behälter und Zusatztank mit der gleichen Rohrleitung verbunden, die beispielsweise vom Wärmeübertrager kommt und in Richtung der Armatur bzw. der Heißwasserpumpe führt. In diesem Fall sind Behälter und Zusatztank somit nebengeordnet oder parallel geschaltet. In einer Ausgestaltung ist der Zusatztank als Nachrüstvariante ausgeführt, die nachträglich an einen bereits installierten Behälter angeschlossen werden kann. Der Zusatztank ist beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt und wird beispielsweise neben dem oder unterhalb des Behälters angeschlossen. Verfügt der Zusatztank über einen eigenen Abfluss, so ist dieser vorzugsweise - in Analogie zum Temperatursensor hinter dem Ablass des Behälters - mit einem Temperatursensor versehen.
In einer Ausgestaltung ist der Behälter und/oder der Zusatztank räumlich von den anderen Bestandteilen der Anordnung getrennt. So befindet sich beispielsweise der Behälter und/oder der Zusatztank in dem Raum eines Fahrzeugs, wohingegen sich die anderen Bestandteile unterhalb des Fahrzeugbodens (sog. Unterflur) befinden. Alternativ befindet sich der Behälter in dem Fahrzeug und der Zusatztank außerhalb davon.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Entkalkungsvorrichtung vorhanden ist, und dass sich die Entkalkungsvorrichtung zwischen einer ersten Pumpe, die zu erwärmende Flüssigkeit zu dem Wärmeübertrager fördert, und einer zweiten Pumpe, die Gas und Flüssigkeit in Richtung der ersten Pumpe fördert, so angeordnet ist, dass sie ein Entkalkungsmittel der von der zweiten Pumpe geförderten Flüssigkeit hinzufügt. Die Entkalkungsvorrichtung nimmt beispielsweise ein Entkalkungsmittel auf und gibt es an die Flüssigkeit ab. Die zweite Pumpe ist beispielsweise die Entlüftungspumpe und dient primär dazu, Luft aus der erwärmten Flüssigkeit abzupumpen. Dabei gelangt auch erwärmte Flüssigkeit in einen Rückführpfad. Da die Flüssigkeit erwärmt ist, wird die Entkalkung befördert. Der Rückführpfad mündet vorzugsweise vor einem Ansaugstutzen der ersten Pumpe, die zu erwärmende, also kalte Flüssigkeit zu dem Wärmeübertrager und durch diesen hindurch pumpt. Die erste Pumpe ist beispielsweise die Kaltwasserpumpe. Indem die Flüssigkeit mit dem Entkalkungsmittel in Richtung der ersten Pumpe gefördert wird, kann die erste Pumpe diese durch das Mittel angereicherte Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager pumpen und ihn somit entkalken.
Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Anordnung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1: eine prinzipielle Darstellung einer Vorrichtung zur Erwärmung einer Flüssigkeit,
Fig. 2: eine Ausgestaltung der Komponenten eines Systems zur Abgabe von erwärmtem Wasser,
Fig. 3: die Ausgestaltung der Fig. 2 ohne Bezugszeichen, jedoch mit der Andeutung von Funktionsblöcken,
Fig. 4: eine alternative Ausgestaltung eines Teils des Systems der Fig. 2,
Fig. 5: eine weitere Ausgestaltung eines Systems gemäß einer zweiten Lehre,
Fig. 6: eine zusätzliche Ausgestaltung des Bereichs um den Behälter,
Fig. 7: eine Detailansicht einer alternativen Anordnung der Fig. 2 und
Fig. 8: eine Detailansicht einer weiteren alternativen Anordnung der Fig. 2.

Die Fig. 1 zeigt schematisch den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung zum Erwärmen mindestens einer Flüssigkeit. In einer Variante erwärmt die Vorrichtung auch Luft. Insgesamt dient die Vorrichtung somit dem Erwärmen von Fluiden. Da es sich bei den beschriebenen Abbildungen bei der Flüssigkeit jeweils um Wasser handelt, wird im Folgenden auch nur von Wasser gesprochen. Die Vorrichtung kann - wie im Folgenden gezeigt - mit weiteren Komponenten einer Peripherie verbunden sein, um insgesamt eine Anordnung (oder ein System) zur Erwärmung von Fluiden zu bilden. Die Anordnung befindet sich beispielsweise in einem Wohnwagen, einem Wohnmobil oder auf einem Boot. Die Anordnung ist also vorzugweise in oder relativ zu einem beweglichen Innenraum angeordnet.
Die thermische Energie für die Erwärmung wird von der Energieeinheit 1 durch das Verbrennen eines Brennstoff-Luft-Gemischs und/oder durch elektrische Energie erzeugt und von dem Wärmeübertrager 2 auf die Flüssigkeit übertragen. Dazu pumpt eine Kaltwasserpumpe 11 das zu erwärmende Kaltwasser - z. B. aus einem Frischwassertank eines Fahrzeugs oder einem anderen Kaltwassertank - durch den Wärmeübertrager 2 hindurch. Das erwärmte Wasser wird in einen Warmwasserbehälter 3 eingebracht und gelangt von dort zu einer Armatur 5. Die Anordnung der Verläufe von Zu- bzw. Abfluss ist hier rein beispielhaft.
Zu der Armatur 5 wird ebenfalls kaltes Wasser durch einen Kaltwasserpfad 4 geführt, wobei eine Kaltwasserpfad-Pumpe 12 vorhanden ist. Das kalte Wasser entstammt dabei in einer Ausgestaltung dem oben erwähnten Kaltwassertank. In der gezeigten Ausgestaltung werden das erwärmte Wasser und das kalte Wasser in einer Mischstrecke 30 zusammengeführt, sodass auf eine gewünschte Temperatur temperiertes Wasser zur Armatur 5 gelangt.
Für die Abläufe in der Vorrichtung ist weiterhin eine Steuervorrichtung 6 vorhanden, die z. B. ausgehend von Messwerten auf Komponenten der Vorrichtung oder des im Folgenden beschriebenen Systems einwirkt. Die Steuervorrichtung 6 steuert in einer Variante die Energieeinheit 1 und dadurch auch den Wärmeübertrager 2 bzw. den Erwärmungsvorgang. Dies geschieht in einer Variante zeitgesteuert. Alternativ oder ergänzend findet ein Start des Heizvorgangs durch einen Benutzer statt. In einer - nicht dargestellten - Ausführung löst der Benutzer den Start z. B. über einen Schalter oder eine App-Funktonalität aus.
In der Fig. 2 ist ein System gezeigt, welches erwärmtes Brauchwasser an der Armatur 5 zur Verfügung stellt. Das System kann dabei auch als Anordnung bezeichnet werden. Das dargestellte System entspricht zwar der ersten Lehre der Erfindung, jedoch gilt die Beschreibung in weiten Teilen auch für das System gemäß der zweiten Lehre.
Beschrieben sei im Folgenden das System ausgehend von einem Kaltwassertank 10 hin zu der Armatur 5. Bei der hier gezeigten Anwendung münden alle Zu- und Ableitungen zu bzw. vom Kaltwassertank (beispielsweise ein Frischwassertank eines Fahrzeugs oder eines Wohnmobils usw.) 10 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels. Weiterhin ist der Kaltwassertank 10 offen zur Atmosphäre, sodass er stets atmosphärischen Druck aufweist.
Das Wasser gelangt über drei Pfade aus dem Kaltwassertank 10 heraus: Zum einen wird es über eine Kaltwasserpumpe 11 in einen Warmwasserbehälter 3 gefördert und zum anderen gelangt es über eine Kaltwasserpfad-Pumpe 12, die beispielsweise eine Fahrzeugpumpe ist, unmittelbar über den Kaltwasserpfad 4 zu der Armatur 5, um die Einstellung der gewünschten Temperatur durch den Benutzer zu erlauben. Weiterhin kann über den Ablass 13 des Behälters 3 das Wasser aus dem Kaltwassertank 10 in den Warmwasserbehälter 3 gelangen.
Hinein in den Kaltwassertank 10 und damit heraus aus dem System gelangt Wasser über den bereits erwähnten Ablass 13 aus dem Warmwasserbehälter 3. Der Ablass 13 befindet sich hier im Boden des Warmwasserbehälters 3 und ist permanent geöffnet. Durch die Position des Ablasses 13 an einer tiefen Stelle des Warmwasserbehälters 3 strömt zunächst die unterste Wasserschicht heraus, bei der es sich insbesondere um die kälteste Wasserschicht handelt.
Wie bereits angedeutet, kann in diesen unteren Bereich des Warmwasserbehälters 3 bei der Betätigung der Heißwasserpumpe 20 - je nach Fördermengen der Pumpen 11 und 19 - auch Wasser aus dem Kaltwassertank 10 gelangen. Dafür verbindet ein Schlauch oder Rohr den Ablass 13 mit dem Kaltwassertank 10, wobei der Schlauch bzw. das Rohr unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in dem Kaltwassertank 10 mündet.
Zwischen dem Ablass 13 und dem Kaltwassertank 10 befindet sich ein Wasserablass-Temperatursensor 14, welcher die Messung der Temperatur des abgelassenen Wassers erlaubt. In einer alternativen - nicht dargestellten - Ausführung ist der Wasserablass-Temperatursensor 14 im Ablass 13 integriert. Ausgehend davon, dass das kälteste Wasser abfließt und dass eine Solltemperatur für das warme Wasser vorgegeben ist (siehe die folgende Beschreibung), lässt sich anhand der gemessenen Temperatur feststellen, welcher Grad der Befüllung mit demjenigen Wasser gegeben ist, das die gewünschte Temperatur aufweist. Überdies erlauben die Messwerte des Wasserablass-Temperatursensors 14 die Regelung des Wärmeübertragers 2 bzw. der zugeordneten Energieeinheit 1.
Beschrieben sei zunächst der Pfad des Wassers, der über den Warmwasserbehälter 3 führt.
Ein Kaltwasser-Temperatursensor 15 erfasst die Temperatur des Wassers, das die Kaltwasserpumpe 11 aus dem Kaltwassertank 10 fördert. Der Kaltwasser-Temperatursensor 15 erlaubt in einer Ausgestaltung des Systems die intelligente Steuerung der Kaltwasserpumpe 11 durch Vorsteuerung und/oder prädikative Regelung. In der hier gezeigten Ausgestaltung ist die Kaltwasserpumpe 11 selbstansaugend, beispielhaft eine Zahnradpumpe, sodass sie ihre Ansaugleitung auch dann mit Wasser füllen kann, wenn sie - wie hier angedeutet - oberhalb des Kaltwassertanks 10 angeordnet ist.
Die Kaltwasserpumpe 11 bewegt das Wasser in der dargestellten Ausführung in einer Schleife durch den Warmwasserbehälter 3 hindurch. Die Schleife dient dabei als eine Kühlstrecke zum Schutz der Kaltwasserpumpe 11 für den Fall, dass sie rückwärts betrieben wird (siehe hierzu die folgende Beschreibung zum Entleeren des Wärmeübertragers 2). In einer alternativen - hier nicht dargestellten - Ausgestaltung entfällt die Schleife und die Kaltwasserpumpe 11 befördert das Wasser direkt zu dem Wärmeübertrager 2.
In dem Wärmeübertrager 2 wird das Wasser erwärmt, indem z. B. ein elektrisches Heizelement als Energieeinheit 1 verwendet wird oder indem die thermische Energie von Rauchgas oder anderen Gasen, z. B. heißer Raumluft, die über einen weiteren - hier nicht dargestellten - Wärmeübertrager erwärmt worden sind, übertragen wird.
Stromabwärts vom Wärmeübertrager 2 ist ein Warmwasser-Temperatursensor 16 vorhanden, welcher die Temperatur des erwärmten Wassers misst. Ausgehend von der gemessenen Temperatur wird die Fördermenge der Kaltwasserpumpe 11 geregelt (angedeutet durch die gestrichelte Linie), sodass sich eine vorgegebene Solltemperatur des erwärmten Wassers einstellt. Ist also beispielsweise das Wasser zu heiß, so wird die Förderrate erhöht. Ist es zu kalt, so wird weniger Wasser gefördert. In einer Ausgestaltung wird bei der Regelung ergänzend die Temperaturmessung durch den Kaltwasser-Temperatursensor 15 hinzugenommen.
Die Regelung wird dabei durch eine - hier nicht dargestellte, jedoch z. B. in der Fig. 1 angedeutete - Steuervorrichtung 6 vorgenommen. In einer Ausgestaltung führt die Steuervorrichtung 6 weitere Schritte aus: Wird beispielsweise damit begonnen, dem Wärmeübertrager 2 thermische Energie zuzuführen, so wird gleichzeitig die Kaltwasserpumpe 11 mit einer Mindestfördermenge gestartet, um Wasser durch den Wärmeübertrager 2 und damit auch zu dem Warmwasser-Temperatursensor 16 zu fördern.
In einer Ausgestaltung ist die Solltemperatur des zu erwärmenden Wassers variabel. Dies ermöglicht es, eine unter gewissen Umständen zu erwartende Kalkablagerung im Wärmeübertrager 2 durch verminderte Temperatur des zu erwärmenden und vorzuhaltenden Wassers zu reduzieren.
Im Sinne der Ressourcenschonung ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass eine Beheizung auf die höchste Temperatur nur dann vorgenommen wird, wenn die vollständige Warmwasser-Nennkapazität bald abgerufen werden soll, wenn also der Benutzer bald die Armatur 5 öffnet. Dies kann der Nutzer z. B. über einen Tastendruck an die Steuerung kommunizieren.
Für das im Wasser gelöste Gas, welches beim Erwärmen des Wassers Blasen bildet, ist ein Be-/Entlüftungsventil 17 vorhanden, welches Luftblasen aus dem Leitungsabschnitt hinter dem Wärmeübertrager 2 selbsttätig entfernt, indem es eine Verbindung mit der Umgebung herstellt. Das Be-/Entlüftungsventil 17 befindet sich vorzugsweise - wie der Anschlussstutzen der Entlüftungspumpe 19 - an einem Hochpunkt der Flüssigkeitsleitung.
In einer - hier nicht dargestellten - Ausgestaltung besteht das Be-/Entlüftungsventil 17 aus zwei Komponenten, die jeweils einzelnen Funktionen dienen: es gibt eine Komponente für das Ausleiten der Luft (dies ist z. B. in der Art eines automatischen Schnellentlüfters mit einem Schwimmer, wie im Heizungsbau üblich, realisiert) und es gibt eine Komponente, die beim erwähnten Rückwärtslaufen der Kaltwasserpumpe 11 Luft in das System eintreten lässt. Der grundlegende Aufbau sei dabei wie in Fig. 2 angedeutet: Ein Schwimmkörper wird durch das Wasser gegen eine oben liegende Öffnung in einer Dichtung gedrückt. Ist kein Wasser vorhanden, so fällt der Schwimmkörper durch die Schwerkraft nach unten und gibt die Öffnung zur Umwelt frei. Daher kann Luft eindringen.
Die Kaltwasserpumpe 11 fördert das erwärmte Wasser aus dem Wärmeübertrager 2 gegen ein Überströmventil 18, das in der gezeigten Ausgestaltung ähnlich einem federbelasteten Rückschlagventil realisiert ist, zu einem Leitungsbereich, an welchem das Wasser entweder über einen Einlass 21 in den Warmwasserbehälter 3 einströmt oder durch eine Heißwasserpumpe 20 weiter in Richtung der Armatur 5 gefördert wird. Der Einlass 21 befindet sich an einem oberen Bereich des Warmwasserbehälters 3, sodass das warme Wasser sich auch in einer oberen Flüssigkeitsschicht sammelt und bedingt durch nachströmendes Wasser bzw. durch das Abfließen der tieferen Wasserschichten durch den Ablass 13 - in Richtung der Schwerkraft bzw. in Richtung des Bodens des Warmwasserbehälters 3 - absinkt.
Der Zweck des Überströmventil 18 ergibt sich aus folgendem Zusammenhang: Das Überströmventil 18 ist so ausgestaltet, dass es geschlossen bleibt, bis ein gewisser Differenzdruck zwischen den beiden Leitungsseiten, mit denen es verbunden ist, überschritten wird. Befindet sich - wie hier dargestellt - der Warmwasserbehälter 3 höher als der Kaltwassertank 10, so ergibt sich ausgehend von der Höhe der Wassersäule entlang des Warmwasserbehälters 3 ein geringer Unterdruck. Würde daher das Überströmventil 18 bereits infolge dieser geringen Druckdifferenz öffnen, so würde der Warmwasserbehälter 3 über das Be-/Entlüftungsventil 17 und insbesondere über dessen Belüftungs-Funktion mit Luft gefüllt werden. Daher ist das Überströmventil 18 so ausgestaltet bzw. ist im hier gezeigten Fall die Feder so stark, dass das Überströmventil 18 selbst dann noch geschlossen bleibt, wenn die Heißwasserpumpe 20 in Volllast läuft und somit einen größeren Unterdruck im Warmwasserbehälter 3 erzeugt, als sich dies allein durch die Wassersäule einstellen würde. Nur der Förderdruck der Kaltwasserpumpe 11 ist in der Lage, die Federkraft zu überwinden bzw. allgemein das Überströmventil 18 zu öffnen und Wasser zum Warmwasserbehälter 3 zu befördern.
Durch das Überströmventil 18 ergibt sich ein Druckabfall im geförderten Wasser, sodass weiteres Gas aus dem Wasser in Form von Blasen austreten kann. Dieses Gas wird über die Entlüftungspumpe 19 abgeführt. Die Leitungsabschnitte zwischen Überströmventil 18, Heißwasserpumpe 20 und Auslass 21 sind vorzugsweise so gestaltet, dass sie einen Hochpunkt bilden, zu welchem das Gas automatisch strömt, indem die zu-/abführenden Leitungen dorthin stetig ansteigen. Die Entlüftungspumpe 19 saugt das Gas vorzugsweise an diesem Hochpunkt ab.
Die Entlüftungspumpe 19 fungiert dabei auch als Rückschlagventil, sodass in einer - hier nicht dargestellten - Ausführung zwei Komponenten (einmal für die Pumpfunktion und einmal für die Funktion als Rückschlagventil) die Entlüftungspumpe 19 bilden. Diese zusätzliche Funktion der Entlüftungspumpe 19 ist erforderlich, damit die Heißwasserpumpe 20 nur erwärmtes Wasser ansaugt und kein Wasser oder Gas, das über die Entlüftungspumpe 19 abgeführt worden ist. In dem Ausführungsbeispiel ist die Entlüftungspumpe 19 als Membranpumpe ausgeführt, welche auch die Funktion eines Rückschlagventils erfüllt.
In einer Ausgestaltung aktiviert die Steuervorrichtung 6 die Entlüftungspumpe 19 automatisch, während dem Wärmeübertrager 2 thermische Energie zugeführt wird. In einer weiteren Ausgestaltung wird die Entlüftungspumpe 19 intermittierend betrieben, um den Abtransport von Gas zu verbessern und gleichzeitig möglichst wenig Heißwasser aus Warmwasserbehälter 3 zu entnehmen.
Da der Vorgang des Abpumpens von Gas in der Regel damit einhergeht, dass auch Wasser abgepumpt wird, mündet die Rückführleitung 31, die von der Entlüftungspumpe 19 ausgeht, vor der Kaltwasserpumpe 11. Das Gas wird anschließend durch das Be-/Entlüftungsventil 17 abgeführt. Das durch die Entlüftungspumpe 19 abgepumpte Wasser mischt sich noch in der Saugleitung der Kaltwasserpumpe 11 mit dem Wasser aus dem Kaltwassertank 10 und wird wieder durch den Wärmeübertrager 2 geführt. Durch das Ableiten der Luft geht somit keine thermische Energie verloren.
Der Bereich der Einspeisung des durch die Entlüftungspumpe 19 rückgeführten Wassers vor der Kaltwasserpumpe 11 ist in einer Ausgestaltung so gewählt, dass das Wasser der Entlüftungspumpe 19 zwar in die Ansaugleitung vom Kaltwassertank 10 gelangt, aber nicht in diesen hineinströmt. Das rückgeführte Wasser wird also in dieser Ausgestaltung durch die Kaltwasserpumpe 11 wieder in Richtung des Wärmeübertragers 2 bewegt. Die Entlüftungspumpe 19 wird dabei insbesondere intermittierend betrieben. Dies führt als Vorteil dazu, dass sich zwischen Kaltwasserpumpe 11 und Kaltwassertank 10 ein Vorratsreservoir für warme Flüssigkeit bildet.
In einer Ausgestaltung wird die Entlüftungspumpe 19 kontinuierlich betrieben. In einer alternativen Ausgestaltung wird die Entlüftungspumpe 19 intermittierend, also mit Unterbrechungen betrieben. Damit stellt sich der Vorteil ein, dass der Abtransport von Luft begünstigt wird, ohne dass zu viel erwärmtes Wasser abgeführt wird.
Die Heißwasserpumpe 20 befördert das Wasser in Richtung der Armatur 5 und entnimmt ggf. Wasser aus dem Warmwasserbehälter 3 über den Einlass 21. Je nach der Förderrate der Kaltwasserpumpe 11 und der Heißwasserpumpe 20 stellt sich daher das Verhalten eines Boilers (Wasser wird aus dem Warmwasserbehälter 3 entnommen) oder eines Durchlauferhitzers (erwärmtes Wasser gelangt direkt zur Armatur 5) ein. Wird dem Warmwasserbehälter 3 über den oben liegenden Einlass 21 Wasser entnommen, so wird über den Ablass 13 aus dem Kaltwassertank 10 durch den von der Heißwasserpumpe 20 erzeugten Unterdruck Wasser von unten nachgefüllt. Dadurch ist sichergestellt, dass sich in dem Warmwasserbehälter 3 keine Luft befindet.
Der Heißwasserpumpe 20 stromabwärts nachgeordnet sind ein - in der Ausgestaltung ebenfalls federbelastetes - abzweigendes Rückschlagventil 22 sowie ein erstes Mischpfad-Rückschlagventil 23. Das abzweigende Rückschlagventil 22 wird im Folgenden mit Bezug auf die Entleerung des Warmwasserbehälters 3 beschrieben.
Das erste Mischpfad-Rückschlagventil 23 stellt sicher, dass sich das erwärmte Wasser nur in Richtung auf eine Mischstrecke 30 bewegt, die auf die Armatur 5 mündet. Ferner stellt es sicher, dass die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 unabhängig von ihrem Ausgangsdruck kein kaltes Wasser rückwärts über die Heißwasserpumpe 20 in den Warmwasserbehälter 3 drücken kann. Dies ist beispielsweise relevant für den - hier dargestellten - Fall, dass die Heißwasserpumpe als Zahnradpumpe ohne Rückschlagventil-Funktionalität ausgestaltet ist. Zudem stellt es sicher, dass der Druck im Leitungssystem zur Armatur 5 erhalten bleibt, wenn dort kein Wasser entnommen wird. Das ist insbesondere dann wichtig, wenn die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 über einen Druckschalter 26 gesteuert wird (wie in der dargestellten Ausführung).
In einer alternativen - nicht dargestellten - Ausführung ist - vorzugweise direkt - nach der Kaltwasserpfad-Pumpe 12 zusätzlich ein Druckminderer vorgesehen, welcher den Ausgangsdruck der Kaltwasserpfad-Pumpe 12 auf ein ähnliches Druckniveau wie das der Heißwasserpumpe 20 absenkt. Dadurch wird verhindert, dass sich die beiden Pumpen 12, 20 in ihrem Betrieb gegenseitig stören.
Für das Verständnis der Mischstrecke 30 wird nun der Kaltwasserpfad 4 beschrieben. Die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 fördert das Wasser aus dem Kaltwassertank 10 in Richtung auf die Armatur 5. Dabei gelangt das kalte Wasser direkt zu der Armatur 5 und auch über eine Abzweigung zu der Mischstrecke 30. In der Abzweigungs-Leitung vom Kaltwasserpfad 4 zur Mischstrecke 30 ist ein zweites Mischpfad-Rückschlagventil 24 vorhanden, welches das kalte Wasser nur in diese Richtung auf die Mischstrecke 30 strömen lässt. Es wird also sichergestellt, dass bei geringem Ausgangsdruck von der Kaltwasserpfad-Pumpe 12 kein heißes Wasser in Richtung des Kaltwassertanks 10 oder der Seite des Kaltwasseranschlusses der Mischarmatur 5 geleitet wird. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 ein Rückströmen des Fördermediums zulässt, wie dies z. B. bei Kreisel- oder Tauchpumpen der Fall ist.
Sind die beiden Pumpen 12 und 20 bezüglich ihrer Fördermengen und - drücke gut aufeinander abgestimmt, so kann in einer weiteren Ausführung auf die beiden Mischpfad-Rückschlagventile 23 und 24 verzichtet werden (nicht dargestellt). Das gilt insbesondere dann, wenn die Pumpen 12 und 20 nicht über einen Druckschalter 26, sondern beispielsweise über einen in der Mischarmatur 5 integrierten elektrischen Schalter gesteuert werden (nicht dargestellt).
In die Mischstrecke 30 gelangen somit das auf eine vorgegebene Solltemperatur erwärmte Wasser und das aus dem Kaltwassertank 10 stammende kalte Wasser. Die Temperatur des gemischten Wassers wird von einem Misch-Temperatursensor 25 erfasst. Ausgehend von der gemessenen Temperatur und einer vorgegebenen Soll-Mischtemperatur wird - in der gezeigten Ausgestaltung - regelnd auf die Fördermenge der Heißwasserpumpe 20 eingewirkt. Dies mit dem Ziel, dass sich die vorgegebene Soll-Mischtemperatur einstellt. Dies ist somit die maximale Temperatur, die das Wasser bei Austritt aus der Armatur 5 aufweisen kann. Damit ist ein Verbrühschutz für den Benutzer gegeben.
In einer ergänzenden oder alternativen Ausgestaltung wird auf die Fördermenge der Kaltwasserpfad-Pumpe 12, die beispielsweise eine Fahrzeugpumpe ist, eingewirkt: Bei der Kombination der Steuerung von beiden Pumpen 12, 20 ergibt sich durch die Steuerung der Kaltwasserpfad-Pumpe 12 der Vorteil für die Fälle, dass die Heißwasserpumpe 20 an ihre Leistungsgrenze stößt oder dass im Warmwasserbehälter 3 nur bereits etwas abgekühltes bzw. nicht so stark erhitztes Wasser befindlich ist, und dass jeweils der Sollwert der Mischtemperatur unterschritten ist. Daher wird beispielsweise die Wassermenge an der Armatur 5 zugunsten der gleichbleibenden Wassertemperatur reduziert.
In einer Variante kann der Benutzer die Soll-Mischtemperatur vorgeben, mit der die Messwerte des Misch-Temperatursensors 25 für die Regelung der Heißwasserpumpe 20 verglichen werden. Stellt der Benutzer dann die Armatur 5 nur auf heißes Wasser ein, so erhält er Wasser mit der gewünschten Soll-Mischtemperatur.
In einer alternativen - nicht dargestellten - Variante entfällt die direkte Verbindung zwischen dem Kaltwassertank 10 und der Armatur 5. Es findet somit kein manuelles Mischen durch den Benutzer statt. Dies wird ersetzt durch die Vorgabe der Soll-Mischtemperatur durch den Benutzer und durch die Regelung ausgehend von der durch den Misch-Temperatursensor 25 gemessenen Temperatur. Möchte somit der Benutzer beispielweise, dass das Wasser eine Temperatur von 38 °C hat, so wird die Heißwasserpumpe 20 so geregelt, dass sie die passende Menge Heißwasser zu dem von Kaltwasserpfad-Pumpe 20 geförderten Kaltwasser zumischt.
Im Kaltwasserpfad 4 befindet sich weiterhin ein Druckschalter 26. Durch diesen wird die Betätigung der Armatur 5 und des sich daraus ergebenden Druckabfalls erkannt. Davon ausgehend werden die Heißwasserpumpe 20 und die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 gestartet, sodass Wasser an der Armatur 5 zur Verfügung steht. Wird umgekehrt die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 ausgeschaltet, so wird auch die Heißwasserpumpe 20 ausgeschaltet. In einer Ausgestaltung ist die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 eine Tauchpumpe (oder Kreiselpumpe), welche z. B. durch einen Microschalter an der Armatur 5 eingeschaltet wird, und so schaltet dieser Microschalter gleichzeitig auch die Heißwasserpumpe 20 ein (oder entsprechend aus). Ist die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 als Druckpumpe (z.B. in Form einer Membranpumpe) ausgestaltet, so kann der Druckschalter 26 Teil der Pumpe 12 sein.
Die relevanten Temperaturen in dem System sind beispielsweise Folgende: Das Kaltwasser hat eine Temperatur von 13 °C. Die Temperatur des erwärmten Wassers beträgt 80 °C, sodass Keime im Wasser, z. B. Legionellen, vermieden werden. Die Temperatur der Mischung aus dem erwärmten Wasser und dem kalten Wasser beträgt 50 °C. Mischt der Benutzer somit selbst eine Wassertemperatur an der Armatur 5, so kann diese für diese Beispielwerte prinzipiell zwischen 13 °C und 50 °C liegen.
Im Folgenden wird beschrieben, wie es das System erlaubt, dass der Warmwasserbehälter 3 sowie der Wärmeübertrager 2 von Wasser entleert werden. Hierfür sind die Kaltwasserpumpe 11 sowie die Heißwasserpumpe 20 so ausgestaltet, dass sie in zwei Richtungen Medium und auch zwei unterschiedliche Medien (Wasser als Flüssigkeit und Luft als Gas) fördern können. Sie sind somit selbstansaugend. In einer Ausgestaltung sind die Pumpen 11, 20 (wie dargestellt) als Zahnradpumpen ausgeführt. Bislang wurde somit die Anwendung der Vorwärtsrichtung beschrieben.
Um den Wärmeübertrager 2 von Wasser zu entleeren, wird die Kaltwasserpumpe 11 in ihrer Förderrichtung umgedreht. Das Überströmventil 18, das sich zwischen dem Wärmeübertrager 2 und dem Einlass 21 des Warmwasserbehälters 3 bzw. der Heißwasserpumpe 20 befindet, verschließt die Leitung automatisch. Von dieser Seite in Richtung der Armatur 5 kann somit kein Wasser zurückfließen.
Fördert die Kaltwasserpumpe 11 rückwärts, so strömt durch das Be-/Entlüftungsventil 17 Luft aus der Umgebung in die Leitung und insbesondere durch den Leitungsabschnitt, der sich durch den Wärmeübertrager 2 erstreckt. Die Leitung wird somit entleert und der Wärmeübertrager 2 kann keine Flüssigkeit erhitzen.
Das Entleeren ist z. B. relevant, wenn der Wärmeübertrager 2 nicht nur Flüssigkeit, sondern auch Raumluft erhitzen soll, und wenn insbesondere vorgesehen ist, dass es einen reinen Luft-Modus gibt, in welchem nur Raumluft und keine Flüssigkeit erwärmt wird. Weiterhin wird dem Wärmeübertrager 2 in dem Luft-Modus thermische Energie zugeführt und von diesem übertragen, welche mit einer Temperatur oberhalb des Siedepunkts von Wasser einhergehen kann. Das Entleeren der Leitung im Bereich des Wärmeübertragers 2 hat dabei das Ziel, Geräusche oder Druckschläge beim Verdampfen von Flüssigkeit zu vermeiden. Daher nimmt die durch das Be-/Entlüftungsventil 17 eindringende und im Allgemeinen kalte Umgebungsluft bei Wärmeeintrag in den Wärmeübertrager 2 entstehenden Wasserdampf mit, bevor es zu den vorgenannten störenden Erscheinungen kommt.
Luft und Wasserdampf werden in diesem Betriebsmodus zum Entleeren von Wärmeübertrager 2 in den Kaltwassertank 10 gefördert, wo sie wieder an die Umgebung entweichen können.
Um die Gefahr zu reduzieren, dass die Kaltwasserpumpe 11 durch ein solches heißes Dampf/Luft-Gemisch Schaden nimmt, kann es in einer Ausgestaltung in einer Schleife durch den Warmwasserbehälter 3 hindurch geführt und abgekühlt werden, bevor es die Kaltwasserpumpe 11 passiert (wie dargestellt). Die Schleife dient dabei als eine Kühlstrecke zum Schutz der Kaltwasserpumpe 11.
Soll beispielsweise für die kalte Jahreszeit oder für eine längere Zeit der Nichtnutzung oder z. B. für Reinigungszwecke der Warmwasserbehälter 3 entleert werden, so wird die Heißwasserpumpe 20 in umgekehrter Richtung betrieben. Zudem fördert die Kaltwasserpumpe 11 kein Wasser und die Entlüftungspumpe 19 ist ebenfalls nicht aktiv.
Fördert die Heißwasserpumpe 20 das Wasser fort von der Armatur 5 in Richtung zum Einlass 21 des Warmwasserbehälters 3, so schließt das erste Mischpfad-Rückschlagventil 23 und über das abzweigende Rückschlagventil 22 kann Luft aus der Umgebung um die Anordnung in die Leitung gelangen und von der Heißwasserpumpe 20 in Richtung des Warmwasserbehälters 3 gefördert werden.
Dabei ist das abzweigende Rückschlagventil 22 so ausgestaltet, dass es nicht durch den geringen Unterdruck öffnet, der sich im Warmwasserbehälter 3 durch den Höhenunterschied zwischen dem Ablass 13 bzw. dem Kaltwassertank 10 und dem Einlass 21 ergibt, sondern erst bei einem entsprechend großen Unterdruck, wie ihn die Heißwasserpumpe 20 im Betrieb mit umgekehrter Richtung auf der Seite des Rückschlagventils 22 erzeugt. In einer Ausgestaltung ist das Rückschlagventil 22 als federbelastetes Rückschlagventil oder als Überströmventil ausgeführt.
Durch den Ablass 13 strömt das Wasser unten aus dem Warmwasserbehälter 3 ab und wird durch die oben in den Behälter 3 hineingepumpte Umgebungsluft verdrängt, bis der Warmwasserbehälter 3 leer ist.
Das Befüllen des Wärmeübertragers 2 erfolgt, indem die Kaltwasserpumpe 11 - selbstansaugend - Flüssigkeit zu dem Wärmeübertrager 2 pumpt, wodurch dort Luft verdrängt wird und über das Be-/Entlüftungsventil 17 die Anordnung in die Umgebung verlässt. Für diesen Zweck ist vorzugsweise der Leitungsabschnitt zwischen dem Wärmeübertrager 2 und Überströmventil 18 so ausgestaltet und angeordnet, dass sich das Be-/Entlüftungsventil 17 an einem Hochpunkt dazwischen befindet.
Ausgehend von der vorangehenden Beschreibung seien zwei Varianten zum Befüllen des Warmwasserbehälters 3 beschrieben. Dies geschieht über die Entlüftungspumpe 19, wobei auf die Kaltwasserpumpe 11 verzichtet werden kann. Alternativ oder ergänzend geschieht die Befüllung durch die Heißwasserpumpe 20, die betrieben wird, während die Armatur 5 offen und die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 nicht tätig ist. In beiden Fällen wird Wasser aus dem Kaltwassertank 10 über den Ablass 13 in den Warmwasserbehälter 3 eingesaugt.
Der Warmwasserbehälter 3 verfügt insgesamt über zwei Öffnungen: eine obere 21 und eine untere 13. In der Beschreibung wird die obere Öffnung 21 als Einlass bezeichnet, insofern über den Einlass 21 das erwärmte Wasser in den Behälter 3 gelangt. Die Öffnung dient jedoch auch als Auslass, da über sie die Heißwasserpumpe 20 das erwärmte Wasser entnehmen kann. Die untere Öffnung 13 wird als Ablass bezeichnet, insofern über sie das Wasser herausströmt, wenn warmes Wasser oder Luft über den Einlass 21 in den Behälter 3 gelangt. Die Öffnung dient jedoch auch als Einlass für Wasser aus dem Kaltwassertank 10, z.B. wenn die Heißwasserpumpe 20 über den - in diesem Fall als Auslass fungierenden - Einlass 21 Wasser aus dem Behälter 3 entnimmt. Somit ließen sich beide Öffnungen 21, 13 auch jeweils als Ein-/Auslass-Öffnungen bezeichnen.
Das hier beschriebene System setzt sich je nach Ausgestaltung zusammen aus den Komponenten einer Vorrichtung zum Erwärmen von Wasser und entsprechend damit verbundenen Peripherie-Komponenten. In einer Ausgestaltung setzt sich das System (alternative Bezeichnung: Anordnung) zusammen aus einer solchen Vorrichtung und dem Kaltwassertank 10, wobei über entsprechend viele Leitungen (also Schläuche oder Rohre) die Verbindung zwischen beiden besteht. In einer alternativen Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung nicht die Armatur 5, sodass die Vorrichtung also mit dem Kaltwassertank 10 und der Armatur 5 als externe Komponenten verbunden ist. In einer alternativen Ausgestaltung gehört die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 nicht zu der Vorrichtung, sondern ist beispielsweise eine Fahrzeugpumpe, wie sie z. B. in Wohnmobilen üblich ist. Die Vorrichtung umfasst daher bei dieser Ausgestaltung entsprechende Schnittstellen für die Steuerung der Kaltwasserpfad-Pumpe 12 oder zur Detektion ihres Betriebszustands. Entsprechend kann auch hier die Armatur 5 Teil der Peripherie der Vorrichtung sein.
Angedeutet ist in der Fig. 2 weiterhin eine Entkalkungsvorrichtung 7, die sich in der Rückführleitung 31 zwischen Entlüftungspumpe 19 und der Kaltwasserpumpe 11 befindet. Dabei handelt es sich beispielsweise um eine Vorrichtung, in welche ein Entkalkungsmittel eingebracht werden kann und welche das Entkalkungsmittel der rückgeführten Flüssigkeit zufügt.
Beschrieben wird im Folgenden ein Entkalkungsvorgang, der sich dadurch auszeichnet, dass möglichst wenig Entkalkungsmittel in den Kaltwassertank 10 gelangt. Dabei werden die Pumpen 11, 19, 20 und der Wärmeübertrager 2 zuverlässig entkalkt.
Die Entlüftungspumpe 19 und die Kaltwasserpumpe 11 sind in Betrieb, wobei die Energieeinheit 1 nur wenig thermische Energie an den Wärmeübertrager 2 liefert. Die Kaltwasserpumpe 11 ist so in der Fördermenge eingestellt, dass der Kaltwasser-Temperatursensor 15 nur die Temperatur des Wassers aus dem Kaltwassertank 10 und nicht des rückgeführten Wassers misst. Dadurch fließt kein rückgeführtes und mit Entkalkungsmittel versehenes Wasser in den Kaltwassertank 10. Zudem ist das Wasser, das mit dem Entkalkungsmittel versetzt ist, leicht erwärmt, was den Entkalkungsvorgang beschleunigt.
Die Kaltwasserpumpe 11 wird so betrieben, dass sie mehr fördert als die Entlüftungspumpe 19, sodass Wasser auch zum Behälter 3 gelangt. Um zu verhindern, dass über den Ablass 13 das Entkalkungsmittel in den Kaltwassertank 10 gelangt, ist bei geöffneter Armatur 5 die Heißwasserpumpe 20 in Betrieb. Zusätzlich ist vorzugsweise die Kaltwasserpfad-Pumpe 12, die beispielweise eine Fahrzeugpumpe ist, nicht in Betrieb.
Ausgehend von den Temperaturmessungen des Misch-Temperatursensors 25 kehrt die Steuervorrichtung 6 die Wirkrichtung im Gegensatz zum normalen Betrieb um, indem eine größere Fördermenge der Heißwasserpumpe 20 eingestellt wird, wenn die in der Mischstrecke 30 gemessene Temperatur oberhalb des Sollwerts liegt (im normalen Betrieb würde die Fördermenge reduziert werden). Zudem wird ein Sollwert eingestellt, der etwas niedriger als der Messwert des Warmwasser-Temperatursensors 16 ist. Dies führt dazu, dass die Heißwasserpumpe 20 die Fördermenge durch die Erhöhung ihrer Drehzahl steigert. Dadurch pumpt sie eine größere Wassermenge, als Warmwasser in den Behälter 3 hineingelangt. Damit zieht sie Frischwasser über den Behälter 3 aus dem Kaltwassertank 10. Der Ablass 13 des Behälters 3 erlaubt somit die Befüllung aus dem nachgeordneten Kaltwassertank 10. Dadurch wird verhindert, dass Entkalkungsmittel in den Kaltwassertank 10 gelangt.
Für die Entkalkung des Behälters 3 ist in einer Betriebsart vorgesehen, dass die Heißwasserpumpe 20 nicht oder nur mit geringer Förderleistung betrieben wird, sodass das mit Entkalkungsmittel versehene und erwärmte Wasser in den Behälter 3 gelangt.
In einer - nicht dargestellten - Variante sind an diversen Stellen des Leitungssystems Siebe vorhanden, welche Kalkbröckchen einsammeln, bevor sie Komponenten wie Ventile oder Pumpen unbrauchbar machen.
Insofern es sich bei den verwendeten Pumpen (Heißwasserpumpe 20 und Kaltwasserpumpe 11) um Zahnradpumpen handelt, kann deren Möglichkeit, Luft zu fördern, dadurch verbessert werden, indem ein wenig Wasser mitgefördert wird. Das Wasser dient quasi als "Dichtmittel" und verringert interne Leckagen und Rückströmungen von Luft. Dadurch erhöht sich die geförderte Luftmenge sowie der Förderdruck. Dies erlaubt es wiederum, die Pumpen kleiner auszulegen bzw. leise zu betreiben, da eine ausreichende Luftmenge gefördert wird. Dies beispielsweise im Gegensatz zu einer Membranpumpe, wie sie als Realisierung der Entlüftungspumpe 19 in einer Variante vorgesehen sein kann.
Betrachtet sei hierfür zunächst die Heißwasserpumpe 20:
Die - hier nicht dargestellte - Anordnung ist dabei derart, dass es ein Gefälle der Flüssigkeitsleitung vor dem Zulauf der Pumpe 20 gibt. Fördert somit die Heißwasserpumpe 20 rückwärts und damit in Richtung des Behälters 3, so verdrängt sie zunächst Wasser, das nach oben geschoben wird. Die Leitung, die im Normalbetrieb Zuleitung zu der Pumpe 20 ist und die sich entgegen des Erdschwerefelds oberhalb der Pumpe 20 befindet, wird in der Regel ein paar Tropfen Wasser enthalten, welche in die Pumpe 20 zurückströmen, wenn sie kurzzeitig ausgeschaltet wird. Dann ist wieder "Dichtmittel" da, und sie kann wieder besser Luft fördern. Daher wird die Heißwasserpumpe 20 für die Förderung von Luft intermittierend betrieben.
In einer - nicht dargestellten - Ausgestaltung befindet sich oberhalb der Heißwasserpumpe 20 eine Rohrverdickung, sodass bei Stillstand der Pumpe 20 stets ausreichend Wasser zurück- bzw. nach unten in die Pumpe 20 läuft. Die Verdickung ist dabei groß genug, sodass die geförderte Luft das darin enthaltene Wasser nicht vollständig mitreißt.
Betrachtet sei weiterhin die Anwendung bei der Kaltwasserpumpe 11:
Für die Kaltwasserpumpe 11 ist eine Ausgestaltung vorgesehen, die in der Fig. 7 dargestellt ist. Die Rückführleitung, in welche die Entlüftungspumpe 19 die Luft und auch Wasser fördert, mündet an einem Bereich, der sich oberhalb des Ansaugstutzens der Kaltwasserpumpe 11 befindet. Zu diesem Ansaugstutzen gelangt entsprechend auch das Wasser aus dem Kaltwassertank 10, dessen Temperatur durch den Kaltwasser-Temperatursensor 15 erfasst wird.
Die Kaltwasserpumpe 11 saugt Wasser vom Kaltwassertank 10 selbst an und entlüftet den Wärmeübertrager 2, was ggf. jedes Mal geschehen muss, bevor Wasser erhitzt wird: Bei einer vorangegangenen Belüftung des Wärmeübertragers 2 gelangt Luft durch die Kaltwasserpumpe 11 bis in den Kaltwassertank 10.
Alternativ ist gemäß der Ausgestaltung der Fig. 7 Folgendes vorgesehen: Die Entlüftungspumpe 19 schiebt in Intervallen geringe Mengen Wasser über die Rückführleitung vor den Ansaugstutzen der Kaltwasserpumpe 11. Damit hat die Pumpe 11 zum Ansaugen aus dem Kaltwassertank 10 immer genügend "Dichtmittel", um effizient zu saugen. Der nach oben stehende Ansaugstutzen der Kaltwasserpumpe 11 begünstigt, dass Wasser hineinläuft.
In der Anordnung der Fig. 2 führen drei Leitungen zu dem Kaltwassertank 10: eine Leitung, um Wasser zu entnehmen, das erwärmt werden soll, eine Leitung, um kaltes Wasser für die Armatur 5 bzw. die Mischstrecke 30 zu entnehmen, sowie eine Leitung, über die Wasser aus dem Ablass 13 des Behälters 3 in den Kaltwassertank 10 gelangt. Um einen Frostschutz dieser Leitungen zu ermöglichen, sind die Leitungen in einer - hier nicht dargestellten - Ausgestaltung nebeneinander angeordnet, sodass es einen gemeinsamen Schlauch mit drei Kanälen gibt. Die Endbereiche der Kanäle im Kaltwassertank 10 sind ausreichend auseinandergeführt, sodass verhindert wird, dass Wasser aus einem Kanal unmittelbar in einen anderen gelangt.
Diese Ausgestaltung mit den parallel geführten Leitungen erlaubt eine elegante Art der Beheizung der Leitungen, um Frost zu verhindern: In dem Fall, dass die Anordnung nicht betrieben wird oder dass zumindest keine Warmwassererzeugung stattfindet, wird gelegentlich die Entlüftungspumpe 19 betrieben, um eine geringe Menge warmes Wasser über die Rückführleitung in den Schlauch zu führen, der den Kaltwassertank 10 mit der Kaltwasserpumpe 11 verbindet, die in diesen Zeiten nicht aktiv ist. Dieses warme Wasser erwärmt damit auch die benachbarten Schläuche bzw. Kanäle. Dieser Vorgang erfolgt temperatur- und/oder zeitgesteuert. Ein Einfrieren des Schlauchs wird damit verhindert.
In der Fig. 3 ist das System der Fig. 2 noch einmal dargestellt, um die einzelnen funktionellen Einheiten gesondert zu beschreiben. Auf die einzelnen Bezugszeichen wird für die Übersicht verzichtet; es wird vielmehr auf die Fig. 2 verwiesen. Die Beschreibung gilt jeweils auch entsprechend für die Anordnung gemäß der zweiten Lehre, wie sie beispielhaft in der Fig. 5 dargestellt ist.
Das System umfasst einen funktionellen Block A, in welchem die Regelung auf die Solltemperatur des erwärmten Wassers stattfindet.
Dafür wird die Temperatur des nach dem Kontakt mit dem Wärmeübertrager erwärmten Wassers gemessen und davon ausgehend wird - hier beispielhaft - die Kaltwasserpumpe, die durch den Wärmeübertrager das zu erwärmende Wasser befördert, entsprechend geregelt. Die Pumpen-Fördermenge wird somit kontinuierlich geregelt, sodass Wasser mit der gewünschten Temperatur zum Einlass des Warmwasserbehälters oder weiter in Richtung zur Armatur gelangt. Das erwärmte Wasser, das in den Warmwasserbehälter strömt, verdrängt das darin befindliche und insbesondere kalte Wasser. (Wie im Folgenden noch ausgeführt wird, bewirkt bei der Anordnung gemäß der zweiten Lehre der Erfindung, dass sich der Behälter 3 ausdehnt.) Das kalte Wasser fließt aus dem Warmwasserbehälter ab und der Warmwasserbehälter füllt sich mit dem Wasser, welches die gewünschte Temperatur hat und welches ebenfalls zur Armatur gefördert werden kann. Wie bereits erwähnt, kann die Pumpfunktion von der Kaltwasserpumpe, der Entlüftungspumpe oder der Heißwasserpumpe übernommen werden.
Der funktionelle Block B dient der Abführung der im Wasser gelösten Luft, die beim Erwärmen des Wassers frei wird. Weiterhin kann die Luft entfernt werden, die sich z. B. in dem noch leeren Warmwasserbehälter oder dem noch leeren Wärmeübertrager vor einer initialen Befüllung befindet.
Dies verfolgt das Ziel, dass sich in dem Warmwasserbehälter keine Luft sammeln kann, welche sich störend auf den Betrieb der Heißwasserpumpe auswirken würde und welche zudem zu einer Beimischung von Luft an der Entnahmearmatur führen würde. Luft in dem Behälter hätte zudem auch negative Auswirkungen auf die nutzbare Wärmekapazität des Behälters.
Die Luft, die sich beim Erwärmen aus dem Wasser löst, entweicht über ein Be-/Entlüftungsventil aus dem Leitungssystem. Insofern Luft stromabwärts nach dem Passieren des Be-/Entlüftungsventils im Wasser verbleibt, führt ein Druckabfall über ein Überströmventil dazu, dass sie aus dem Wasser entweicht und über eine Entlüftungspumpe abgeführt wird. Die Luft und das durch ihr Abpumpen ggf. mitgeförderte Wasser werden vor dem Wärmeübertrager wieder in den Leitungsstrang für das Erwärmen des Wassers eingebracht. Daher gelangt die Luft - nun in ungelöstem Zustand - erneut zu dem Be-/Entlüftungsventil und wird dort in die Umgebung abgeführt. Dabei geht die thermische Energie des Wassers nicht verloren, da das Wasser rückgeführt wird.
Zum initialen Befüllen des Warmwasserbehälters ist ein Betrieb der Kaltwasserpumpe nicht notwendig; in diesem Fall wird die über die Entlüftungspumpe abgesaugte Luft in den Frischwassertank abgeführt.
In dem funktionellen Block C wird eine konstante Abgabetemperatur des Wassers eingestellt, welche eine Maximalwertbegrenzung nicht überschreitet. Dieser Block C findet sich in den Anordnungen gemäß beiden Lehren.
In dem Mischungsblock C werden das erwärmte Wasser und das kalte Wasser so gemischt, dass das über die Armatur abgegebene Wasser nicht wärmer als eine maximale Temperatur sein kann. Dies verhindert, dass ein Benutzer sich verbrühen kann, und stellt auch eine Komfort-Funktion dar. Dabei ist die maximale Temperatur kleiner als die Solltemperatur, die durch den Aufwärmblock A erzeugt wird.
Zu diesem Zweck ist eine Mischstrecke vorgesehen, in welcher über eine Heißwasserpumpe das erwärmte Wasser und über eine Pumpe das kalte Wasser eingebracht werden. Ein Misch-Temperatursensor erfasst die Temperatur in der Mischstrecke und ausgehend von dem Messwert wird die Fördermenge des erwärmten Wassers geregelt. In einer Ausgestaltung erlaubt der Mischblock C die Einstellung der Temperatur, mit welcher das Wasser aus der Armatur, also z. B. aus dem Wasserhahn oder aus einem Duschkopf austreten soll. Es entfällt also, dass der Benutzer die Temperatur manuell regelt. Er muss nur noch einen Sollwert eingeben. In einer Ausgestaltung wird alternativ oder ergänzend die Fördermenge des kalten Wassers geregelt.
In einer Ausgestaltung ist der Mischblock C eine separate Vorrichtung, die über entsprechende Schnittstellen - insbesondere in Bezug auf das Führen von Flüssigkeit - mit weiteren Komponenten in der Peripherie verbunden ist.
Der funktionale Block D dient dem Einschalten des Mischblocks C.
Wird z. B. durch einen Druckschalter oder einen in der Armatur integrierten Mikroschalter festgestellt, dass die Armatur geöffnet ist und Wasser abfließt, so werden die Pumpen für das kalte Wasser und für das erwärmte Wasser eingeschaltet. Damit findet dann auch die Mischung durch den Mischblock C statt. Das erwärmte Wasser stammt direkt vom Wärmeübertrager und/oder ist dem Warmwasserbehälter entnommen. Nach dem Öffnen der Armatur steht dem Benutzer somit sogleich Wasser zur Verfügung.
Der funktionale Behälterentleerungsblock E dient dem Entleeren des Warmwasserbehälters. Dies gilt für die Anordnung gemäß der ersten Lehre. Das Entleeren des Behälters 3 in einer Anordnung gemäß der zweiten Lehre wird im Folgenden beschrieben.
Für das Entleeren wird die Pumpe, die das erwärmte Wasser in Richtung der Armatur befördert, rückwärts betrieben. Dadurch öffnet sich ein Rückschlagventil oder Überströmventil, das mit der Umgebungsluft verbunden ist. Das Rückschlagventil erlaubt der Luft das Strömen nur in eine Richtung und nur beim Vorliegen einer gewissen Druckdifferenz. Die Pumpe fördert somit zunächst Wasser, welches sich in der Leitung befindet, und dann Luft zu dem Einlass des Warmwasserbehälters. Das Pumpen bewirkt auch die angesprochene Druckdifferenz zum Einlassen der Luft über das Rückschlagventil. Über den Einlass entnimmt die Pumpe im normalen Betrieb das Wasser aus dem Warmwasserbehälter. Da die Pumpe, welche im Aufwärmblock A aktiv ist und dort im normalen Betrieb das kalte und dann das erwärmte Wasser in Richtung des Warmwasserbehälters befördert, ausgeschaltet ist, fließt von dort kein neues Wasser in Richtung des Einlasses. Zudem ist die Entlüftungspumpe ausgeschaltet. Über den Ablass strömt das Wasser aus dem Warmwasserbehälter heraus und die rückwärtslaufende Pumpe entleert den Warmwasserbehälter.
Es kann erforderlich sein, dass ein Erhitzen des Wassers durch den Wärmeübertrager ausgeschlossen wird. Dies ist z. B. der Fall, wenn der Wärmeübertrager in einem Betriebsmodus Luft und kein Wasser erwärmen soll. Verbleibendes Wasser in der Leitung würde verdampfen und zu Geräuschen führen. Daher ist der funktionale Wärmeübertragerentleerungsblock F vorhanden. Dier Block F ist wieder bei beiden Lehren realisierbar.
In diesem Funktionsblock F wird die Pumpe, die das zu erwärmende Wasser fördert, rückwärts betrieben und zieht somit das verbliebene Wasser aus dem Bereich des Wärmeüberträgers zurück. Dabei hilft das Be-/Entlüftungsventil, welches bereits im Zusammenhang mit dem Entlüftungsblock B beschrieben worden ist und in diesem Betriebsfall als Belüftungsventil wirkt. Aus der Umgebung gelangt somit Luft in die Leitung und schiebt das restliche Wasser in Richtung der rückwärtslaufenden Pumpe.
Ein weiterer - wegen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichneter - funktioneller Block dient der Entkalkung der Pumpen 11, 19 und 20 sowie des Wärmeübertragers 2. Verwiesen wird hierbei auf die obige Beschreibung der Fig. 2.
Fig. 4 zeigt einen Teil einer Variante des zuvor beschriebenen Systems. In dieser Ausführung gelangt das vorher erwärmte Wasser aus dem Warmwasserbehälter 3 aus dem Ablass 13 in einen Grauwassertank 27, dem ein Grauwassertank-Rückschlagventil 29 vorgelagert ist. Das Ventil 29 erlaubt dabei nur ein Fließen in Richtung des Grauwassertanks 27. Das kalte Wasser gelangt aus dem Kaltwassertank 10 über ein Kaltwassertank-Rückschlagventil 28 und durch den Ablass 13, der somit in diesem Fall als Einlass dient, in den unteren Bereich des Warmwasserbehälters 3. Der Abfluss des Wassers in den Grauwassertank 27 und der Zufluss des Wassers aus dem Kaltwassertank 10 sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass keine Luft in den Warmwasserbehälter 3 einströmt. Diese Variante verhindert, dass erwärmtes Wasser in den Kaltwassertank 10 gelangen kann.
In der Fig. 5 ist eine Alternative zur Variante der Fig. 2 bzw. Fig. 3 dargestellt. Dies ist ein Beispiel für die zweite Lehre. Diskutiert werden im Folgenden lediglich die Unterschiede. Für die nicht diskutierten Komponenten gelten die vorangehenden Erläuterungen.
Der Warmwasserbehälter 3 hat kein festes, sondern ein variables Flüssigkeitsvolumen. Dies ist hier durch die Blase angedeutet. Abhängig vom Grad der Befüllung kann sich somit der Behälter 3 ausdehnen. Um die Blase als eigentlicher Behälter 3 herum befindet sich hier beispielhaft eine Stützkonstruktion, z. B. ein Gitter.
Weiterhin hat der Behälter 3 nur eine Öffnung 21, die sich an einer beliebigen Position und hier nur beispielhaft oben befinden kann. Der Behälter 3 ist so ausgestaltet, dass sich bei der Befüllung mit der Flüssigkeit keine Luft in ihm sammelt. Hierfür ist der Behälter 3 beispielsweise entsprechend glatt und frei von Vorsprüngen oder Faltenbereichen usw. ausgeführt.
Insbesondere wird oberhalb der Öffnung 21 die Luft an einem Hochpunkt von der Entlüftungspumpe 19 abgesaugt, bevor sie in den Behälter 3 gelangen kann.
Darin sind sich die beiden Lehren einig, dass der Behälter 3 während des Heizbetriebs der Vorrichtung bzw. der Anordnung vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist und dass sich in ihm keine Luft befindet. Dies wird hier beispielsweise dadurch erreicht, dass sich der Behälter 3 bei Flüssigkeitsentnahme zusammenzieht, anstatt dass kaltes Wasser aus dem Kaltwassertank nachströmt.
Bei der Anordnung der Fig. 5 ist entsprechend kein abzweigendes Rückschlagventil 22 erforderlich, welches in der Anordnung der Fig. 2 es ermöglicht hatte, über die Heißwasserpumpe 20 den dortigen Behälter mit festem Innenvolumen zu entleeren. Da diese Art der Entleerung des Behälters 3 entfällt, ist es ausreichend, wenn die Heißwasserpumpe 20 nur in Richtung der Armatur 5 fördert. Daher kann es sich bei der Pumpe 20 beispielsweise auch um eine Membranpumpe handeln.
Indem der Behälter 3 nicht über eine zweite, permanent offene Öffnung wie bei der Variante der Fig. 2 verfügt, ändert sich das Betriebsverhalten der Anordnung:
Hat der Behälter 3 sein maximales Innenvolumen erreicht, so kann kein weiteres Wasser von der Kaltwasserpumpe 11 hineingefördert werden. Daher muss entweder mit der Was-serentnahme über die Heißwasserpumpe 20 begonnen oder muss die Kaltwasserpumpe 11 gestoppt werden. Bei der zweiten Alternative wird ergänzend die Zufuhr von thermischer Energie zum Wärmeübertrager 2 beendet, da der Übertrager 2 sich sonst überhitzen könnte.
Um den Behälter 3 - also beispielsweise die Blase - gezielt und vollständig zu entleeren, kann die Entlüftungspumpe 19 verwendet werden. Dabei muss die Kaltwasserpumpe 11 ausgeschaltet sein. Die Entlüftungspumpe 19 saugt den Behälter 3 leer und pumpt das Wasser über den Ansaugschlauch der Pumpe 11 zurück in den Frischwassertank 10.
Ein grundlegender Unterschied zwischen den beiden Anordnungen besteht darin, dass bei der Anordnung gemäß der zweiten Lehre der Fig. 5 in dem Fall, dass das Wasser in der Blase 3 durch Wärmeverluste nach außen abgekühlt ist, es bei Bedarf nach warmem Wasser zuerst herausgepumpt werden muss, bevor der Wärmeübertrager 2 und die Kaltwasserpumpe 11 in Betrieb genommen werden können. Bei der Anordnung gemäß der ersten Lehre der Fig. 2 mit den zwei Öffnungen im Behälter kann sofort mit der Erwärmung von Wasser über den Wärmeübertrager 2 begonnen werden.
Die Fig. 6 zeigt eine Ausgestaltung gemäß der ersten Lehre der Erfindung. Die Anwendung auf die zweite Lehre ist offensichtlich.
Dargestellt ist ein Teil der Anordnung um den Behälter 3. Zu sehen sind - nicht nur zeichnerisch, sondern auch in Bezug auf die realisierte Geometrie - oberhalb des Behälters 3 das Überströmventil 18, die Entlüftungspumpe 19 sowie die Heißwasserpumpe 20. In Strömungsrichtung hinter dem Ablass 13 des Behälters 3 befindet sich ein Zusatztank 3'. Der Zusatztank 3' ist insbesondere so relativ zum Behälter 3 angeordnet, dass der hydrostatische Druck im Behälter 3 unverändert bleibt. Der Zusatztank 3' erweitert somit nur das Fassungsvermögen. Daher könnten auch Behälter 3 und Zusatztank 3' als eine Einheit zur Aufnahme der Flüssigkeit betrachtet werden. Eine Ausgangsöffnung 13' des Zusatztanks 3' ist mit dem Frischwassertank 10 gekoppelt. Somit ist der Behälter 3 in dieser Ausgestaltung mittelbar mit dem Frischwassertank 10 verbunden.
Die Variante der Anordnung der Fig. 6 lässt sich entsprechend auch auf die Anordnung übertragen, die in der Fig. 5 gezeigt ist. Der Zusatztank 3' verfügt dann jedoch nicht über eine Ausgangsöffnung 13'.
Zusätzlich zu dem Wasserablass-Temperatursensor 14 verfügt der Zusatztank 3' ebenfalls über einen Zusatztank-Temperatursensor 14', dessen Messwerte der Steuerung der Anordnung dienen.
In der Fig. 8 ist ein Anschluss der Anordnung an einen Festwasseranschluss 40 dargestellt. Für die Versorgung des Kaltwassertanks 10 mit Wasser ist in der gezeigten Ausgestaltung beispielhaft ein Schwimmerventil 41 vorgesehen, dass für eine automatische Nachfüllung sorgt.
Ergänzend ist die Anordnung so ausgeführt, dass es möglich ist, auf den Betrieb der Kaltwasserpfad-Pumpe 12 zu verzichten. Dies ist beispielweise wünschenswert, wenn es sich um eine Fahrzeugpumpe handelt, die als Druckpumpe ausgestaltet ist, um die Geräuschbildung zu reduzieren.
Für diesen Zweck ist der Festwasseranschluss 40 nicht nur über das Schwimmerventil 41 mit dem Kaltwassertank 10 verbunden, sondern es gibt zusätzlich und stromaufwärts vor dem Ventil 41 eine Verbindung hinein in den Kaltwasserpfad 4. Der Zugang mündet dabei stromabwärts hinter der Kaltwasserpfad-Pumpe 12. Nach dem Festwasseranschluss 40 und vor der Abzweigung zum Kaltwasserpfad 4 gibt es ein erstes Rückschlagventil, das verhindert, dass Wasser in das Wassernetz gefördert wird. Der Kaltwasserpfad-Pumpe 12 stromabwärts nachgelagert und dem Zugang vom Festwasseranschluss 40 vorgelagert ist ein zweites Rückschlagventil vorhanden, das verhindert, dass der Kaltwassertank 10 rückwärts über die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 gefüllt wird.
Vorzugsweise ist eine automatische Verriegelung des Schwimmerventils 41 gegeben, wenn der Festwasseranschluss 40 nicht mit der Anordnung verbunden ist. Dies verhindert, dass bei niedrigem Stand im Kaltwassertank 10 die Kaltwasserpfad-Pumpe 12 nur über das Schwimmerventil 41 im Kreis fördert, anstatt Druck an der Armatur 5 aufzubauen.

Claims

Anordnung zum Erwärmen einer Flüssigkeit,
mit einer Energieeinheit (1), einem Wärmeübertrager (2), einem Behälter (3) und einer Pumpe (20),

wobei die Energieeinheit (1) den Wärmeübertrager (2) mit thermischer Energie versorgt,

wobei der Wärmeübertrager (2) die thermische Energie auf die Flüssigkeit überträgt,

wobei der Behälter (3) die Flüssigkeit aufnimmt,

wobei der Behälter (3) eine Öffnung (21) aufweist,

wobei die Pumpe (20) derartig mit der Öffnung (21) des Behälters (3) und mit dem Wärmeübertrager (2) verbunden ist, dass die Pumpe (20) Flüssigkeit aus der Öffnung (21) und/oder vom Wärmeübertrager (2) fördert,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine weitere Pumpe (11) vorhanden ist,

wobei die weitere Pumpe (11) zu erwärmende Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager (2) hindurch befördert,

wobei die Öffnung (21) des Behälters (3) zwischen dem Wärmeübertrager (2) und der Pumpe (20) angeordnet ist, wobei ein Be-/Entlüftungsventil (17) und eine Rückführleitung (31) vorhanden sind,

wobei das Be-/Entlüftungsventil (17) eine Abführung von Luft aus der Anordnung ermöglicht,

wobei eine Entlüftungspumpe (19) zum Abführen von Luft und Flüssigkeit durch die Rückführleitung (31) vorhanden ist, und

wobei die Rückführleitung (31) vor dem Be-/Entlüftungsventil (17) und vor der weiteren Pumpe (11) mündet.
Anordnung nach Anspruch 1,
wobei ein Temperatursensor (16) zum Messen einer Temperatur der durch den Wärmeübertrager (2) erwärmten Flüssigkeit vorhanden ist, und

wobei die Anordnung eine Steuervorrichtung (6) umfasst, die Messwerte des Temperatursensors (16) empfängt und für die Steuerung der weiteren Pumpe (11) verwendet.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2,
wobei die Anordnung eine Mischstrecke (30) umfasst,

wobei die Pumpe (20) erwärmte Flüssigkeit zu der Mischstrecke (30) fördert,

wobei ein Kaltwasserpfad (4) vorhanden ist, welcher auf die Mischstrecke (30) mündet,

wobei ein Misch-Temperatursensor (25) zum Messen einer Temperatur der Flüssigkeit in der Mischstrecke (30) vorhanden ist, und

wobei eine Steuervorrichtung (6) ausgehend von Messwerten des Misch-Temperatursensors (25) und einem vorgegebenen Temperaturbereich die Pumpe (20) und/oder eine in der Anordnung umfasste Kaltwasserpfad-Pumpe (12) zum Fördern der Flüssigkeit im Kaltwasserpfad (4) steuert.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei sich zwischen dem Be-/Entlüftungsventil (17) und der Entlüftungspumpe (19) eine Komponente (18) befindet, welche beim Überschreiten einer vorgegebenen Druckdifferenz öffnet, damit die Flüssigkeit in Richtung der Entlüftungspumpe (19) strömen kann.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei die weitere Pumpe (11) in einer Förderrichtung Luft durch den Wärmeübertrager (2) und in einer anderen Förderrichtung Flüssigkeit durch den Wärmeübertrager (2) fördert.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei eine Entkalkungsvorrichtung (7) vorhanden ist, und

wobei die Entkalkungsvorrichtung (7) entlang der Rückführleitung (31) so angeordnet ist, dass sie ein Entkalkungsmittel der von der Entlüftungspumpe (19) geförderten Flüssigkeit hinzufügt.