DE4034635C1 - Operating electric throughflow heater - setting desired temp. by thermostatic valve in by=pass of heating block contg. elements switchable in power stages by control - Google Patents
Operating electric throughflow heater - setting desired temp. by thermostatic valve in by=pass of heating block contg. elements switchable in power stages by controlInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Durchlauferhitzers mit mehreren Heizkörpern in einem Heizblock, die mittels einer Steuereinrichtung in mehreren Heizleistungsstufen schaltbar sind, mit einem Differenzdruckschalter zum Einschalten einer ersten Heizleistungsstufe, sowie mit einem Bypass zum Heizblock, wobei ein Thermostatventil den Durchfluß des Bypasses zum Erreichen einer Solltemperatur einstellt, und mit einer im Wasserweg in Reihe zum Heizblock liegenden Drossel.The invention relates to a method for operating a electric instantaneous water heater with several radiators in a heating block by means of a control device can be switched in several heat output levels, with one Differential pressure switch for switching on a first one Heating power level, as well as with a bypass to the heating block, where a thermostatic valve the flow of the bypass to Reaching a set temperature, and with a throttle lying in line in the waterway to the heating block.
Ein derartiger Durchlauferhitzer ist in der DE 23 55 988 C2 beschrieben. Die Heizleistungsstufen werden dort in Abhängigkeit von dem am Differenzdruckschalter jeweils abfallenden Druck über mehrere Schaltstellungen geschaltet. Die Justierung der Schaltstellungen ist aufwendig.Such a water heater is in DE 23 55 988 C2 described. The heat output levels are there in Dependence on that at the differential pressure switch in each case falling pressure over several switch positions switched. The adjustment of the switch positions is complex.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Durchlauferhitzer die eingeschaltete Leistung dem Wasserdurchfluß auf einfache Weise anzupassen.The object of the invention is in a water heater the power switched on the water flow easy way to customize.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Durchlauferhitzer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß bei Beginn eines Zapfvorgangs ein die Drossel überbrückendes Schaltventil geschlossen ist, und von der Drossel der Fließdruckverlust im Wasserweg des Heizblocks erhöht wird und vom Differenzdruckschalter eine erste Heizleistungsstufe eingeschaltet wird, daß nach einer bestimmten Zeit nach Beginn des Zapfvorgangs das Schaltventil von der elektronischen Steuereinrichtung geöffnet wird, daß, solange von einem Sensor kein Kaltwasserdurchfluß durch den Bypass erfaßt wird, die elektronische Steuereinrichtung nacheinander weitere Heizleistungsstufen einschaltet, und daß bei einem vom Sensor erfaßten Kaltwasserdurchfluß durch den Bypass die elektronische Steuereinrichtung keine weiteren Heizleistungsstufen einschaltet.According to the invention, the above task is for one Water heater of the type mentioned in the introduction solved that at the start of a tap the throttle bridging switching valve is closed, and by the Choke the flow pressure loss in the water path of the heating block is increased and a first by the differential pressure switch Heating power level is switched on after a certain time after the start of the dispensing process Switching valve from the electronic control device is opened that as long as no sensor Cold water flow through the bypass is detected electronic control device one after another Heating power levels turns on, and that at one of Sensor detected cold water flow through the bypass electronic control device no further Switches on the heating output levels.
Der Differenzdruckschalter ist dabei so ausgelegt, daß er schon dann anspricht, wenn eine Mindestdurchflußmenge zu Beginn eines Zapfvorgangs über die Drossel fließt. Durch das Öffnen des Schaltventils erhöht sich dann die Durchflußmenge, so daß der Differenzdruckschalter geschaltet bleibt, auch wenn durch den Bypass ein Wasserfluß erfolgt, der den Wasserfluß über den Differenzdruckschalter bzw. den Heizblock reduziert. Der Differenzdruckschalter schaltet erst ab, wenn der Wasserfluß die Mindestdurchflußmenge unterschreitet.The differential pressure switch is designed so that it responds even when a minimum flow rate increases Start of a tap process flows over the throttle. By the opening of the switching valve then increases Flow rate so that the differential pressure switch remains switched on, even if bypassed Water flow takes place, the water flow over the Differential pressure switch or the heating block reduced. The Differential pressure switch only switches off when the Water flow falls below the minimum flow rate.
Der Wasserfluß durch den Bypass wird vom Thermostatventil so gesteuert, daß zum Erreichen einer eingestellten Solltemperatur dem aus dem Heizblock austretenden Heißwasser entsprechend Kaltwasser zugemischt wird. Der Sensor im Bypass erfaßt nur, ob durch den Bypass Kaltwasser oder kein Kaltwasser fließt. Fließt durch den Bypass kein Kaltwasser, dann ist dies ein Zeichen dafür, daß die Solltemperatur mit der eingestellten Heizleistung noch nicht erreicht ist. Dementsprechend erfolgt dann in gewissen Zeitabständen nacheinander die Einschaltung weiterer Heizleistungsstufen. Sobald dann Kaltwasser durch den Bypass fließt, ist dies ein Zeichen dafür, daß die Solltemperatur erreicht ist. Weitere Heizleistungsstufen werden dann nicht mehr zugeschaltet.The water flow through the bypass is controlled by the thermostatic valve controlled so that to reach a set Set temperature that exits from the heating block Hot water is mixed in according to cold water. The The sensor in the bypass only detects whether there is cold water through the bypass or no cold water flows. No flow through the bypass Cold water, then this is a sign that the Setpoint temperature with the set heating output has not been reached. Accordingly, in switching on at certain intervals in succession further heat output levels. As soon as cold water flowing through the bypass is a sign that the target temperature has been reached. Further Heating output levels are then no longer activated.
Die eingeschaltete Heizleistung ist in Abhängigkeit von der jeweiligen Solltemperatur in einfacher Weise dem jeweiligen Wasserdurchfluß angepaßt. Dadurch wird die Temperatur des Wasser im Heizblock nicht unnötig hoch. Dies verringert die Verkalkung im Heizblock und erhöht die Lebensdauer der Heizkörper. Der Aufbau des Durchlauferhitzers ist vergleichsweise einfach, da erprobte Bauteile und eine vergleichsweise einfache elektronische Steuereinrichtung genügen.The heating power switched on depends on the respective target temperature in a simple manner adjusted each water flow. This will make the The temperature of the water in the heating block is not unnecessarily high. This reduces and increases the calcification in the heating block the lifespan of the radiators. The structure of the Instantaneous water heater is comparatively simple because tried and tested components and a comparatively simple one electronic control device are sufficient.
Die den Durchlauferhitzer im Betrieb durchfließende Wassermenge ist im wesentlichen nur von der Einstellung des an den Durchlauferhitzer angeschlossenen Zapfventils abhängig. Der Durchlauferhitzer selbst führt nicht zu erheblichen Schwankungen der Wasserdurchflußmenge, da dann, wenn das Schaltventil offen ist, eine Erhöhung der Durchflußmenge über den Bypass zu einer Erniedrigung der Durchflußmenge durch den Heizblock führt.The one that flows through the instantaneous water heater during operation Water quantity is essentially just from the setting of the nozzle connected to the instantaneous water heater dependent. The instantaneous water heater itself does not lead to considerable fluctuations in the water flow rate because then when the switching valve is open, an increase in Flow rate through the bypass to lower the Flow through the heating block.
In Ausgestaltung der Erfindung schaltet die Steuereinrichtung jeweils nach einer bestimmten Zeitdauer jeweils eine weitere Heizleistungsstufe zu, solange kein Kaltwasser durch den Bypass fließt. Beispielsweise wird jeweils nach einer Zeitdauer von 1 s bis 2 s die nächsthöhere Heizleistungsstufe zugeschaltet, wenn die vorherige Heizleistungsstufe nicht dazu geführt hat, daß über das Thermostatventil bzw. den Bypass Kaltwasser zugemischt wird, um die Solltemperatur zu erreichen.In an embodiment of the invention, the Control device after a certain period of time one additional heat output level each, as long as none Cold water flows through the bypass. For example each after a period of 1 s to 2 s next higher heat output level switched on when the previous heat output level did not result in via the thermostatic valve or the bypass cold water is added to reach the target temperature.
In Weiterbildung der Erfindung kann die Steuereinrichtung die weiteren Heizleistungsstufen jeweils in Abhängigkeit von der den Heizblock durchfließenden Durchflußmenge einschalten.In a further development of the invention, the control device the other heat output levels depending on from the flow rate flowing through the heating block turn on.
In Ausgestaltung der Erfindung schaltet die Steuereinrichtung bei sinkender Durchflußmenge durch den Heizblock die Heizleistungsstufen nacheinander ab. Dadurch ist erreicht, daß dann, wenn die den Bypass durchströmende Durchflußmenge nicht ausreicht, das Heißwasser des Heizblocks auf die Solltemperatur zu bringen, die Heizleistung herabgesetzt wird. Dies kann über einen Durchflußmesser beim Heizblock erfaßt werden, da die Durchflußmenge am Heizblock sinkt, wenn sich die Durchflußmenge durch den Bypass erhöht.In an embodiment of the invention, the Control device with decreasing flow rate through the Heating block the heat output levels one after the other. This ensures that when the bypass flowing through flow is not sufficient that Hot water from the heating block to the set temperature bring, the heating power is reduced. This can be measured by a flow meter at the heating block, since the flow rate at the heating block decreases when the Flow through the bypass increased.
In Weiterbildung der Erfindung schließt das Schaltventil dann, wenn selbst bei der höchsten, eingeschalteten Heizleistungsstufe kein Kaltwasser durch den Bypass fließt, wodurch die Drossel wieder wirksam wird. Dadurch ist erreicht, daß dann, wenn auch bei der höchsten, eingeschalteten Heizleistungsstufe die Solltemperatur unterschritten bleibt, die den Heizblock durchströmende Wassermenge reduziert wird, so daß danach - wenn auch mit verringerter Durchflußmenge - die gewünschte Solltemperatur erreicht wird.In a further development of the invention, the switching valve closes then when even at the highest, turned on Heat output level no cold water through the bypass flows, causing the throttle to take effect again. Thereby is achieved that, even if at the highest, activated heating power level the target temperature remains below that which flows through the heating block The amount of water is reduced so that afterwards - albeit with reduced flow rate - the desired Target temperature is reached.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figur zeigt ein Blockschaltbild eines elektrischen Durchlauferhitzers.Further advantageous embodiments of the invention result from the other subclaims. An embodiment of the invention is shown below explained in more detail with reference to the drawing. The figure shows a block diagram of an electrical Instantaneous water heater.
Ein Durchlauferhitzer weist einen Heizblock (1) auf, in dem fünf Heizkörper (2 bis 6) angeordnet sind. Die Heizkörper (2 bis 6) sind an die drei Phasen (L1, L2, L3) des Drehstromnetzes anschließbar. Die Heizkörper (2, 3, 6) liegen in Sternschaltung am Sternpunkt (Y). Zwischen den Phasen (L1, L2, L3) und den Heizkörpern (2, 3, 6) liegen Schaltkontakte (7, 8, 9), die gleichzeitig von einem Differenzdruckschalter (10) betätigbar sind. Zwischen dem Schaltkontakt (7) und dem Heizkörper (2) liegt ein Triac (11). Zwischen dem Schaltkontakt (8) und dem Heizkörper (3) liegt ein Triac (12). Außerdem ist zwischen den Schaltkontakt (8) und einen Verbindungspunkt (13) der Heizkörper (4, 5) ein Triac (14) geschaltet. Andererseits des Verbindungspunktes (13) ist der Heizkörper (4) mit dem Heizkörper (3) und der Heizkörper (5) mit dem Schaltkontakt (8) verbunden.A water heater has a heating block ( 1 ) in which five radiators ( 2 to 6 ) are arranged. The radiators ( 2 to 6 ) can be connected to the three phases (L 1 , L 2 , L 3 ) of the three-phase network. The radiators ( 2, 3, 6 ) are star connected at the star point (Y). Switching contacts ( 7, 8, 9 ) are located between the phases (L 1 , L 2 , L 3 ) and the radiators ( 2, 3, 6 ) and can be actuated simultaneously by a differential pressure switch ( 10 ). A triac ( 11 ) is located between the switch contact ( 7 ) and the radiator ( 2 ). A triac ( 12 ) lies between the switch contact ( 8 ) and the heating element ( 3 ). In addition, a triac ( 14 ) is connected between the switch contact ( 8 ) and a connection point ( 13 ) of the radiators ( 4, 5 ). On the other hand, the connection point ( 13 ), the radiator ( 4 ) with the radiator ( 3 ) and the radiator ( 5 ) is connected to the switch contact ( 8 ).
Die Triacs (11, 12, 14) sind von einer elektronischen Steuereinrichtung (15) einzeln schaltbar.The triacs ( 11 , 12 , 14 ) can be switched individually by an electronic control device ( 15 ).
Einem Kaltwasserzulauf (16) ist eine Drossel (17) nachgeschaltet. Dieser ist ein Schaltventil (18) parallelgeschaltet, das mittels eines Magnetantriebs (19) von der Steuereinrichtung (15) steuerbar ist.A choke ( 17 ) is connected downstream of a cold water inlet ( 16 ). This is a switching valve ( 18 ) connected in parallel, which can be controlled by the control device ( 15 ) by means of a magnetic drive ( 19 ).
Der Drossel (17) ist eine Venturidüse (20) im Wasserweg nachgeschaltet, an die der Differenzdruckschalter (10) angeschlossen ist. Zwischen der Venturidüse (20) und dem Heizblock (1) liegt im Wasserweg ein Durchflußmesser (21).The throttle ( 17 ) is followed by a Venturi nozzle ( 20 ) in the water path, to which the differential pressure switch ( 10 ) is connected. A flow meter ( 21 ) is located in the water path between the Venturi nozzle ( 20 ) and the heating block ( 1 ).
An den Kaltwasserzulauf (16) ist außerdem ein Bypass (22) angeschlossen. In diesem ist ein Thermostatventil (23) als Mischventil angeordnet, in das ein Heißwasserauslauf (24) des Heizblocks (1) mündet. Das Thermostatventil (23) ist mittels eines Stellgliedes (25) auf eine Solltemperatur einstellbar.A bypass ( 22 ) is also connected to the cold water inlet ( 16 ). In this a thermostatic valve ( 23 ) is arranged as a mixing valve, into which a hot water outlet ( 24 ) of the heating block ( 1 ) opens. The thermostatic valve ( 23 ) can be adjusted to a target temperature by means of an actuator ( 25 ).
Ein Temperaturfühler (26) des Thermostatventils (23) erfaßt die Wassertemperatur am Mischwasserauslauf (27). Das Thermostatventil (23) stellt sich in Abhängigkeit von der eingestellten Solltemperatur und der am Mischwasserauslauf (27) erreichten Temperatur so ein, daß dem Heißwasser des Heißwasserauslaufs (24) über den Bypass (22) eine Kaltwassermenge zugemischt wird, mit der die gewünschte Solltemperatur erreicht wird. Der Mischwasserauslauf (27) ist an eine Zapfarmatur (28) anschließbar. Im Bypass (22) ist ein Sensor (29) angeordnet, der erfaßt, ob der Bypass (22) von Kaltwasser durchflossen ist. Der Sensor (29) ist an die Steuereinrichtung (15) angeschlossen.A temperature sensor ( 26 ) of the thermostatic valve ( 23 ) detects the water temperature at the mixed water outlet ( 27 ). The thermostatic valve ( 23 ) adjusts itself as a function of the set target temperature and the temperature reached at the mixed water outlet ( 27 ) in such a way that a quantity of cold water is mixed into the hot water from the hot water outlet ( 24 ) via the bypass ( 22 ), with which the desired target temperature is reached becomes. The mixed water outlet ( 27 ) can be connected to a tap fitting ( 28 ). In the bypass (22), a sensor (29) is disposed, which detects whether the bypass is flowed through (22) of cold water. The sensor ( 29 ) is connected to the control device ( 15 ).
Insgesamt ist mit der beschriebenen Anordnung eine
Schaltung von sechs Heizleistungsstufen möglich. Die
Steuereinrichtung (15) ist so ausgelegt, daß sie sich über
die Triacs (11, 12, 14) etwa folgendermaßen schaltet:
7,3 kW bei 5,9 l/min ein, bei 1,6 l/min aus;
10,5 kW bei 7,1 l/min ein, bei 2,4 l/min aus;
13,5 kW bei 7,9 l/min ein, bei 3,0 l/min aus;
17,1 kW bei 8,5 l/min ein, bei 3,8 l/min aus;
21,3 kW bei 9,0 l/min ein, bei 4,8 l/min aus.Overall, a circuit of six heating power levels is possible with the arrangement described. The control device ( 15 ) is designed in such a way that it switches via the triacs ( 11 , 12 , 14 ) approximately as follows:
7.3 kW at 5.9 l / min on, at 1.6 l / min off;
10.5 kW at 7.1 l / min on, at 2.4 l / min off;
13.5 kW at 7.9 l / min on, at 3.0 l / min off;
17.1 kW at 8.5 l / min on, at 3.8 l / min off;
21.3 kW at 9.0 l / min on, at 4.8 l / min off.
Die angegebenen Durchflußmengen beziehen sich dabei auf die vom Durchflußmesser (21) erfaßten Durchflußmengen.The indicated flow rates relate to the flow rates detected by the flow meter ( 21 ).
Die Wirkungsweise des beschriebenen Durchlauferhitzers ist etwa folgende:The mode of operation of the instantaneous water heater described is something like this:
Wird die Zapfarmatur (28) geöffnet, dann ist das Schaltventil (18) zunächst geschlossen und der Kaltwasserstrom zum Heizblock (1) fließt nur über die Drossel (17), deren Fließdruckverlust, d. h. Strömungswiderstand wesentlich größer ist, als der des Schaltventils (18) - in seinem geöffneten Zustand -. Bei einer Mindestdurchflußmenge von etwa 3,4 l/min spricht der Differenzdruckschalter (10) an, so daß die drei Schaltkontakte (7, 8, 9) schließen. Es ist nun eine erste, niedrigste Heizleistungsstufe von beispielsweise 4,3 kW eingeschaltet. Die Triacs (11, 12, 14) sind noch gesperrt. Das Thermostatventil (23) ist geschlossen, solange die Solltemperatur nicht erreicht ist. Die Steuereinrichtung (15) erfaßt über den Durchflußmesser (21) den Beginn des Zapfvorgangs. Nach einer gewissen Zeit öffnet sie das Schaltventil (18), wodurch sich die Durchflußmenge durch den Heizblock (1) beträchtlich, beispielsweise auf 5 l/min erhöht.If the tap fitting ( 28 ) is opened, the switching valve ( 18 ) is initially closed and the cold water flow to the heating block ( 1 ) only flows via the throttle ( 17 ), the flow pressure loss, ie flow resistance, of which is significantly greater than that of the switching valve ( 18 ) - in its open state -. At a minimum flow rate of about 3.4 l / min, the differential pressure switch ( 10 ) responds so that the three switch contacts ( 7 , 8 , 9 ) close. A first, lowest heat output level of, for example, 4.3 kW is now switched on. The triacs ( 11 , 12 , 14 ) are still locked. The thermostatic valve ( 23 ) is closed as long as the target temperature has not been reached. The control device ( 15 ) detects the start of the dispensing process via the flow meter ( 21 ). After a certain time it opens the switching valve ( 18 ), whereby the flow rate through the heating block ( 1 ) increases considerably, for example to 5 l / min.
Die Steuereinrichtung (15) fragt dann in gewissen Zeitabständen, beispielsweise alle 1 bis 2 s den Sensor (29) ab. Solange dieser keinen Kaltwasserdurchfluß meldet, schaltet die Steuereinrichtung (15) über die Triacs (11, 12 bzw. 14) die Heizleistung stufenweise hoch. The control device ( 15 ) then interrogates the sensor ( 29 ) at certain time intervals, for example every 1 to 2 s. As long as this does not report any cold water flow, the control device ( 15 ) gradually increases the heating output via the triacs ( 11 , 12 or 14 ).
Wenn das Thermostatventil (23) öffnet, die Solltemperatur also erreicht wird, dann erfaßt der Sensor (29) einen Kaltwasserstrom. Dadurch unterbricht die Steuereinrichtung (15) ein weiteres Hochschalten der Heizleistungsstufen.When the thermostatic valve ( 23 ) opens, ie the target temperature is reached, the sensor ( 29 ) detects a flow of cold water. As a result, the control device ( 15 ) interrupts a further upshifting of the heating power levels.
Wird die Solltemperatur überschritten, dann nähert sich das Thermostatventil (23) seinem vollgeöffneten Zustand. Dadurch reduziert sich die Wasserdurchflußmenge durch den Heizblock (1). Diese Durchflußverringerung erfaßt der Durchflußmesser (21) und die Steuereinrichtung (15) schaltet dann die Heizleistung entsprechend der oben angegebenen Tabelle zurück.If the target temperature is exceeded, the thermostatic valve ( 23 ) approaches its fully open state. This reduces the water flow through the heating block ( 1 ). This flow reduction is detected by the flow meter ( 21 ) and the control device ( 15 ) then switches the heating power back in accordance with the table given above.
Wird trotz Einschaltens der höchsten Heizleistungsstufe (21,3 kW) bei sehr hoher Durchflußmenge, beispielsweise 9,0 l/min, die eingestellte Solltemperatur nicht erreicht, dann bleibt das Thermostatventil (23) geschlossen, so daß der Sensor (29) keinen Wasserdurchfluß ermittelt. Die Steuereinrichtung (15) schließt dann das Schaltventil (18), wodurch der Wasserfluß zum Heizblock (1) über die Drossel (17) und damit reduziert erfolgt, so daß die eingeschaltete Heizleistung genügt, um die Solltemperatur zu erreichen.If, despite switching on the highest heating output level (21.3 kW) with a very high flow rate, e.g. 9.0 l / min, the set target temperature is not reached, the thermostatic valve ( 23 ) remains closed, so that the sensor ( 29 ) does not determine any water flow . The control device ( 15 ) then closes the switching valve ( 18 ), as a result of which the water flow to the heating block ( 1 ) takes place via the throttle ( 17 ) and is thus reduced, so that the heating power switched on is sufficient to achieve the desired temperature.
Ist die Durchflußmenge der Zapfarmatur (28) bei deren Öffnen größer als 3,4 l/min, beispielsweise 5,9 l/min, dann schaltet der Durchlauferhitzer mit einer entsprechend höheren Heizleistungsstufe, beispielsweise 7,3 kW, ein.If the flow rate of the tap fitting ( 28 ) when it is opened is greater than 3.4 l / min, for example 5.9 l / min, the instantaneous heater switches on with a correspondingly higher heating output level, for example 7.3 kW.
Das beschriebene Schalten der Heizleistungsstufen erfolgt ohne weiteres auch dann, wenn die Zapfarmatur (28) verstellt wird, oder der Druck des Wassernetzes schwankt.The described switching of the heating power levels takes place without any problems even if the tap fitting ( 28 ) is adjusted or the pressure of the water network fluctuates.
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