DE102010013860B4

DE102010013860B4 - Hydraulischer Durchlauferhitzer

Info

Publication number: DE102010013860B4
Application number: DE102010013860.6A
Authority: DE
Inventors: Werner Holz
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2030-04-02
Also published as: DE102010013860A1

Abstract

Hydraulischer Durchlauferhitzer, mit
einem Wasserdurchlauf,
einer Heizeinheit mit mindestens zwei Heizstufen,
einem die mindestens zwei Heizstufen der Heizeinheit schaltenden Differenzdruckschalter,
einer Venturidüse in dem Wasserdurchlauf,
einem Bypass parallel zur Venturidüse und
einer in dem Bypass angeordneten Ventileinheit (20),
wobei die Ventileinheit (20) eine erste Stellung, die einen ersten Öffnungsquerschnitt des Wasserdurchlaufs bewirkt, und eine zweite Stellung, die einen zweiten Öffnungsquerschnitt des Wasserdurchlaufs bewirkt, aufweist,
wobei der erste und zweite Öffnungsquerschnitt unabhängig vom Wasserdruck in dem Wasserdurchlauf sind,
wobei der erste Querschnitt kleiner ist als der zweite Querschnitt,
wobei in der ersten Stellung eine erste Heizstufe der Heizeinheit eingeschaltet ist
und
wobei in der zweiten Stellung der Ventileinheit eine zweite Heizstufe der Heizeinheit eingeschaltet ist,
wobei die Leistung der Heizeinheit in der zweiten Heizstufe kleiner als in der ersten Heizstufe ist,
wobei in der ersten Stellung der Ventileinheit der Wasserdurchfluss geringer ist als in der zweiten Stellung der Ventileinheit und
wobei die Heizleistung der Heizeinheit in der ersten Stellung der Ventileinheit kleiner ist als in der zweiten Stellung der Ventileinheit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Durchlauferhitzer.
DE 195 01 203 C2 beschreibt einen hydraulischen Durchlauferhitzer. Im Wasserdurchlauf des Durchlauferhitzers sind mindestens zwei Heizstufen schaltende Differenzdruckschalter vorgesehen. An den Differenzdruckschaltern ist hochdruckseitig oder niederdruckseitig eine Venturidüse vorgesehen. Ein Bypass um die Venturidüse weist ein federbelastetes Ventil auf, das bei einer zunehmenden Durchflussmenge den Bypass öffnet. Hierdurch kann ein Einschaltwert für die zweite Heizstufe zu einer größeren Durchflussmenge hin verschoben werden. Somit wird ein Durchlauferhitzer vorgesehen, bei dem die Leistung in zwei Stufen über hydraulische Schalter schaltbar ist. Eine erste Stufe kann beispielsweise 10,5 kW und eine zweite Stufe kann beispielsweise 21 kW Leistung aufweisen. Wenn lediglich ein Schalter aktiviert wird, dann kann in der ersten Stufe beispielsweise eine Leistung von 7,5 kW und in der zweiten Stufe beispielsweise eine Leistung von 17 kW erreicht werden. Durch die hydraulischen Schalter wird erreicht, dass die elektrischen Heizelemente wie beispielsweise eine Blankdrahtheizeinheit ab einer festzulegenden Durchflussmenge eingeschaltet werden.
Wenn die Leistung reduziert werden soll (lediglich einer der beiden hydraulischen Schalter ist geöffnet und somit wird lediglich die erste Stufe aktiviert), dann kann dies vorteilhaft sein, um auch bei einer geringeren Durchflussmenge aber mit einer gewünschten Temperatur beispielsweise noch duschen zu können. Wird jedoch der maximal mögliche Wasserdurchfluss beispielsweise durch Vollaufdrehen eines Zapfhahns angefordert, dann kann dies dazu führen, dass das Wasser nicht mehr heiß genug wird. Somit muss also durch ein manuelles Reduzieren der Wasserdurchflussmenge beispielsweise am Zapfhahn die Wassertemperatur erhöht werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten hydraulischen Durchlauferhitzer und ein verbessertes Verfahren zum Steuern eines hydraulischen Durchlauferhitzers vorzusehen.
Diese Aufgabe wird durch einen hydraulischen Durchlauferhitzer gemäß Anspruch 1 gelöst.
Somit wird ein hydraulischer Durchlauferhitzer mit einem Wasserdurchlauf, einer Heizeinheit mit mindestens zwei Heizstufen, einem Differenzdruckschalter zum Schalten der zwei Heizstufen, einer Venturidüse in dem Wasserdurchlauf, einem Bypass parallel zur Venturidüse und einer Ventileinheit in dem Bypass vorgesehen. Die Ventileinheit bewirkt in einer ersten Stellung einen ersten Öffnungsquerschnitt des Wasserdurchlaufs und in einer zweiten Stellung einen zweiten Querschnitt des Wasserdurchlaufs. Der erste und zweite Querschnitt sind unabhängig vom Wasserdruck in dem Wasserdurchlauf. Der erste Querschnitt ist kleiner als der zweite Querschnitt. In der ersten Stellung der Ventileinheit ist eine erste Heizstufe der Heizeinheit eingeschaltet und in der zweiten Stellung der Ventileinheit ist eine zweite Heizstufe der Heizeinheit eingeschaltet. Die Leistung der Heizeinheit in der zweiten Heizstufe ist kleiner als in der ersten Heizstufe. In der ersten Stellung der Ventileinheit ist der Wasserdurchfluss geringer als in der zweiten Stellung. Die Heizleistung der Heizeinheit in der ersten Stellung ist kleiner als in der zweiten Stellung der Ventileinheit.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, mit einer Reduzierung der Leistung auch die Einschaltwerte des hydraulischen Schalters (d.h. die Durchflussmenge, ab der der hydraulische Schalter aktiviert wird) zu reduzieren. Ferner soll mit Reduzierung der Leistung (lediglich Stufe 1) auch die Begrenzungsmenge reduziert werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

1 zeigt eine Draufsicht auf eine Schalteinheit eines hydraulischen Durchlauferhitzers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 zeigt eine Schnittansicht D-D einer Schalteinheit von 1 eines hydraulischen Durchlauferhitzers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
3 zeigt eine Schnittansicht A-A der Schalteinheit von 1 der Schnittansicht von 1 bei geschlossenem Ventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen Durchfluss und Druck bei einem hydraulischen Durchlauferhitzer gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und
5 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen Durchflussmenge und Druck bei einem hydraulischen Durchlauferhitzer gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.

1 zeigt eine Draufsicht auf eine Schalteinheit eines hydraulischen Durchlauferhitzers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Ein hydraulischer Durchlauferhitzer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist eine Schalteinheit wie in 1 gezeigt auf. Die Schalteinheit weist einen Wassereinlass 30, eine im Wesentlichen quer zum Wassereinlass stehende Ventileinheit 20 sowie einen Bypass 10 auf.
2 zeigt eine Schnittansicht D-D der Schalteinheit von 1. Der hydraulische Durchlauferhitzer weist einen Bypass 10 um eine Venturidüse 50 auf. Der Bypass 10 kann durch eine Ventileinheit 20 mit einem Ventilkegel 21 verschlossen bzw. geöffnet werden.
In 2 ist die Ventileinheit 20 mit geöffnetem Ventil 20 gezeigt. Hierbei liegt der Ventilkegel 21 oder zumindest ein Teil davon an einem Vorsprung 11 im Bereich des Bypasses 10 auf und verschließt somit den Bypass 10. Ferner ist in 2 die Venturidüse 50 und ein Wasserdurchflusskanal 30 gezeigt.
3 zeigt eine Schnittansicht A-A der Schalteinheit von 1. Der hydraulische Durchlauferhitzer weist einen Wassereinlauf 30, eine Venturidüse 50 und eine Ventileinheit 60 mit einem Ventilkegel 61 auf. Ferner weist der Durchlauferhitzer einen Differenzdruckschalter mit mindestens zwei Einstellungen auf. Ein Einlass 10a des Bypasses ist vor der Venturidüse 50 und ein Auslass 10b ist hinter der Venturidüse 50 vorgesehen.
Ferner weist der hydraulische Durchlauferhitzer einen Heizkörper mit mindestens zwei Heizstufen auf. Der Heizkörper kann hierbei zwei oder mehrere Heizwiderstände aufweisen.
In 2 ist das Ventil geöffnet gezeigt, d. h. der Ventilkegel bzw. Teile davon greifen nicht in die Vorsprünge 11 ein, so dass der Bypass 10 geöffnet ist. Öffnen oder Schließen der Ventileinheit 20 kann hierbei von der Stellung des Differenzdruckschalters abhängen.
In der Heizeinheit bzw. dem Heizkörper des elektrischen Durchlauferhitzers können verschiedene Heizwiderstände sowie ein Schalter vorgesehen sein. Wenn der Schalter offen ist, dann ist der Bypass 10 geöffnet, d. h. die Ventileinheit 20 befindet sich in einem geöffneten Zustand. Wenn der Bypass 10 jedoch geschlossen ist, dann wird der elektrische Schalter in dem Heizkörper geöffnet und die Leistung wird reduziert. Durch das Öffnen und Schließen des Schalters kann ein Heizkörper mit mindestens zwei Leistungsstufen erreicht werden. Optional können vier Heizkörper bzw. Heizwiderstände in der Heizeinheit vorgesehen sein. Wenn der elektrische Schalter geöffnet ist, dann werden nur drei Heizkörper aktiviert. Ist der Schalter jedoch geschlossen, dann heizen vier Heizkörper bzw. Heizwiderstände.
Gemäß der Erfindung weist das Ventil 20 eine erste Stellung mit einem ersten Öffnungsquerschnitt (Bypass geschlossen) sowie eine zweite Stellung mit einem zweiten Öffnungsquerschnitt (Bypass geöffnet) auf. Der erste und zweite Öffnungsquerschnitt ist hierbei unabhängig vom Wasserdruck, da hier keine Federeinheit zum Öffnen oder Schließen des Bypasses verwendet wird. Vorzugsweise ist der erste Öffnungsquerschnitt (d.h. Bypass geschlossen) kleiner als der zweite. In der ersten Stellung des Ventils (Bypass geschlossen) ist mindestens eine erste Heizstufe der Heizeinheit eingeschaltet und in der zweiten Stellung des Ventils ist eine zweite Heizstufe des Heizkörpers geschaltet, wobei der zweite Heizwiderstand kleiner als der erste Heizwiderstand ist. Somit kann erreicht werden, dass in der ersten Stellung des Ventils der Wasserdurchfluss geringer ist (Bypass geschlossen) als in der zweiten Stellung des Ventils (Bypass geöffnet). Ferner ist die Heizleistung in der ersten Stellung kleiner als in der zweiten Stellung des Ventils.
In der ersten Stellung des Ventils kann in einer ersten Stufe des Heizkörpers ein Durchfluss von 3 Litern pro Minute und in der zweiten Stellung des Ventils kann ein Durchfluss von 3,9 Litern pro Minute (bei der ersten Stufe des Heizkörpers) erreicht werden. In der zweiten Stufe des Heizkörpers und in der ersten Stellung des Ventils kann ein Durchfluss von 5 Litern pro Minute und in der zweiten Stellung des Ventils kann ein Durchfluss von 6 Litern pro Minute ermöglicht werden.
Somit kann erreicht werden, dass der Einschaltwert (Durchflussmenge) für die zweite Leistungsstufe der Heizeinheit durch Öffnen oder Schließen des Bypasses reduziert wird (beispielsweise von 5,8 Litern pro Minute auf 4,8 Liter pro Minute). Damit sinkt auch der Fließdruckverlust von 1 bar auf 0,7 bar. Der hydraulische Durchlauferhitzer gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel ist ferner vorteilhaft, da nicht nur die Einschaltwerte (Durchflussmenge abgesenkt), sondern auch die Ausschaltwerte (Durchflussmenge) für eine der Leistungsstufen abgesenkt werden. Somit wird ein Nutzer weniger Schwierigkeiten haben, die gewünschte Kaltwassermenge beizumischen und ein lästiges Ausschalten der zweiten Leistungsstufe kann entfallen.
Durch das Reduzieren der Einschaltwerte (Durchflussmenge) für den Druckdifferenzschalter wird auch die Begrenzungsmenge (Durchfluss) von beispielsweise 4,6 Litern pro Minute auf 5,4 Liter pro Minute reduziert. Durch die Reduzierung der Durchflussmenge kann gewährleistet werden, dass eine gewünschte Wassertemperatur (von beispielsweise 50° C) erreicht wird bei einer reduzierten Durchflussmenge.
4 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen Durchflussmenge und Differenzdruck bei einem hydraulischen Durchlauferhitzer gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der hydraulische Durchlauferhitzer gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann auf einem hydraulischen Durchlauferhitzer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel basieren. In 4 ist eine erste Kennlinie für die erste Leistungsstufe (z. B. 17 kW) und eine Kennlinie für die zweite Leistungsstufe (21 kW, maximale Leistung) gezeigt.
5 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen Durchflussmenge und Differenzdruck bei einem hydraulischen Durchlauferhitzer gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Der hydraulische Durchlauferhitzer gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kann auf einem hydraulischen Durchlauferhitzer gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel basieren. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kann eine Rückkopplung vorgesehen werden. Die Rückkopplung kann durch ein Vorsehen eines vergrößerten Loches 60 und/oder durch ein weiteres Loch bzw. Bohrung 70 ermöglicht werden.
Mit der Venturidüse 40 in dem Wasserkanal wird ein Druckunterschied (vor und hinter der Venturidüse) erzeugt. Dieser Druckunterschied kann beispielsweise 0,5 bar betragen. Hinter der Venturidüse ist eine weitere Ventileinheit 60 mit einem Ventildeckel 61 vorgesehen, welcher mit einem Loch 70 in einer Platte zusammenwirken kann. In dem Abschnitt hinter der Ventileinheit 60 herrscht ein quasi druckloser Zustand, d. h. dort ist lediglich der Fließdruck des Durchlauferhitzers vorhanden. Somit kann ein wesentlich größerer Druckunterschied erhalten werden als lediglich mit einer Venturidüse alleine möglich ist. Dieser große Druckunterschied wird erst dann wirksam, wenn größere Löcher 70 in der Platte oberhalb des Ventildeckels vorgesehen sind. Durch Vorsehen von Löchern in der Platte oberhalb der Ventileinheit 60 kann der Druckunterschied gesteuert werden. Durch das Vorsehen von mindestens einem Loch in der Platte kann eine lineare Steuer- bzw. Regelkurve erreicht werden. Bei zunehmendem Schließungsgrad der Ventileinheit 50 wird auch der Druckunterschied bzw. die Druckdifferenz zunehmen. Wenn jedoch mindestens ein Loch in der Platte vorgesehen ist, dann kann dies zu einem Druckausgleich verwendet werden.

Claims

Hydraulischer Durchlauferhitzer, mit einem Wasserdurchlauf, einer Heizeinheit mit mindestens zwei Heizstufen, einem die mindestens zwei Heizstufen der Heizeinheit schaltenden Differenzdruckschalter, einer Venturidüse in dem Wasserdurchlauf, einem Bypass parallel zur Venturidüse und einer in dem Bypass angeordneten Ventileinheit (20), wobei die Ventileinheit (20) eine erste Stellung, die einen ersten Öffnungsquerschnitt des Wasserdurchlaufs bewirkt, und eine zweite Stellung, die einen zweiten Öffnungsquerschnitt des Wasserdurchlaufs bewirkt, aufweist, wobei der erste und zweite Öffnungsquerschnitt unabhängig vom Wasserdruck in dem Wasserdurchlauf sind, wobei der erste Querschnitt kleiner ist als der zweite Querschnitt, wobei in der ersten Stellung eine erste Heizstufe der Heizeinheit eingeschaltet ist und wobei in der zweiten Stellung der Ventileinheit eine zweite Heizstufe der Heizeinheit eingeschaltet ist, wobei die Leistung der Heizeinheit in der zweiten Heizstufe kleiner als in der ersten Heizstufe ist, wobei in der ersten Stellung der Ventileinheit der Wasserdurchfluss geringer ist als in der zweiten Stellung der Ventileinheit und wobei die Heizleistung der Heizeinheit in der ersten Stellung der Ventileinheit kleiner ist als in der zweiten Stellung der Ventileinheit.
Hydraulischer Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, wobei der Bypass in der ersten Stellung der Ventileinheit geschlossen und in der zweiten Stellung geöffnet ist.