DE4106273C1 - Through-flow electric water heater - controls heating elements power using triacs cooled by pipe connected to cold water supply - Google Patents

Through-flow electric water heater - controls heating elements power using triacs cooled by pipe connected to cold water supply

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Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer mit elektronischen Schaltelementen, insbesondere Triacs, zur Leistungssteuerung elektrischer, in einem Wasserbehälter angeordneter Heizkörper und mit einem über einen ersten Zulaufstutzen an das Kaltwassernetz angeschlossenen Rohrstück, an dem die Schaltelemente zu ihrer Kühlung durch Kaltwasser angeordnet sind.
Ein derartiger Durchlauferhitzer ist in der DE 39 06 603 A1 beschrieben. Das Rohrstück bildet dort die einzige Wasserzuleitung zum Wasserbehälter. Es ist bekannt, daß dann, wenn die Kaltwassertemperatur nicht hinreichend niedrig ist, die notwendige Kühlung der Schaltelemente nicht mehr gewährleistet ist. Dies hat zur Folge, daß eines oder mehrere der Schaltelemente zerstört werden. Es ist deshalb in der DE 39 06 603 A1 vorgeschlagen, daß die Steuerschaltung die Schaltelemente abschaltet, wenn die Kaltwassertemperatur eine vorbestimmte Zeit nach dem Einschalten des Durchlauferhitzers über einem für die Kühlung der Schaltelemente unzureichenden Grenzwert bleibt.
Bei manchen Anlagen ist vorgesehen, dem Durchlauferhitzer nicht Kaltwasser aus dem Kaltwassernetz, sondern vorerwärmtes Wasser zuzuführen. Der Durchlauferhitzer braucht dann nur noch die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des vorerwärmten Wassers und der Solltemperatur zu erzeugen. Die ist wirtschaftlich, wenn vorerwärmtes Wasser ohnehin zur Verfügung steht, weil beispielsweise die Anlage einen Solarkollektor oder eine Wärmepumpe aufweist. Der Durchlauferhitzer nach der DE 39 06 603 A1 allerdings eignet sich für einen solchen Einsatzfall nicht. Denn dann, wenn dem Rohrstück vorerwärmtes Wasser zugeführt wird, ist die notwendige Kühlung der Schaltelemente nicht mehr gewährleistet, so daß der Durchlauferhitzer abschaltet und damit das vorerwärmte Wasser nicht auf die Solltemperatur bringen kann.
In der DE-AS 10 93 070 ist ein elektrischer Durchlaufer­ hitzer mit zwei hintereinander geschalteten Durchlauf­ systemen beschrieben. Im gemeinsamen Kaltwasserzulauf der beiden Durchlaufsysteme und im Wasserweg zwischen den beiden Durchlaufsystemen sind Umschaltmittel vorgesehen. Dabei ist es möglich, das durchfließende Wasser entweder im ersten Durchlaufsystem und dann zusätzlich im zweiten Durchlaufsystem oder nur im zweiten Durchlaufsystem zu erwärmen. Auf eine Kühlung von Schaltelementen kommt es dabei nicht an.
In der WO 81/02 774 ist ein Wasserheizgerät mit einem Gas-Durchlauferhitzerteil beschrieben. Dieser kann direkt mit dem Kaltwassernetz oder mit einer Quelle vorerwärmten Wassers verbunden werden, die beispielsweise ein Speicher und/oder Solarkollektor sein kann. Auch dort ist eine Kühlung von Schaltelementen nicht vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Durchlauferhitzer der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der mit vorerwärmtem Wasser betrieben werden kann und bei dem dennoch eine ausreichende Kühlung der Schaltelemente gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Durchlauferhitzer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Durchlauferhitzer einen zusätzlichen, zweiten Zulaufstutzen aufweist, dem, beispielsweise aus einem Speicher eines Solarkollektors oder einer Wärmepumpe, vorerwärmtes Wasser zuführbar ist, und daß dieser zweite Zulaufstutzen über ein das Rohrstück umgehendes Leitungsstück in den Wasserbehälter mündet.
Dadurch ist erreicht, daß das zur Verfügung stehende, vorerwärmte Wasser zwar dem Wasserbehälter des Durchlauferhitzers, jedoch nicht dem Rohrstück, an dem die zu kühlenden Schaltelemente angeordnet sind, zugeführt wird. Das Rohrstück wird durch Kaltwasser aus dem Kaltwassernetz so gekühlt, daß die Schaltelemente nicht gefährdet sind.
In Ausgestaltung der Erfindung mündet das Rohrstück in das Leitungsstück. Es ist dadurch erreicht, daß das das Rohrstück durchfließende und von der Verlustleistung der Schaltelemente erwärmte Wasser ebenfalls dem Wasserbehälter zugeführt wird. Die Abwärme der Schaltelemente ist also zur Erwärmung des Wassers ausgenutzt.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Rohrstück an einen das vorerwärmte Wasser liefernden Speicher angeschlossen. Auch in diesem Fall ist die Verlustleistung der elektronischen Schaltelemente zur Erwärmung des Wassers ausgenutzt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Durchlauferhitzer schematisch,
Fig. 2 eine Teilansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Durchlauferhitzers hinsichtlich seiner Anschlußmöglichkeit und
Fig. 3 eine weitere Anschlußmöglichkeit für die Ausführung nach Fig. 2.
Ein Durchlauferhitzer weist in einem Wasserbehälter (1) einen Wasserweg (2) auf, an dem eingangsseitig ein Leitungsstück (3) und ausgangsseitig eine Warmwasser- Zapfleitung (4) mit einem Zapfventil (5) liegt. In dem Wasserweg (2) sind elektrische Heizkörper (6) angeordnet. Diese sind über Triacs (7) mit den Polen (L1, L2, L3) eines Drehstromnetzes verbunden. Die Triacs (7) sind von einer elektronischen Steuerschaltung (8) schaltbar.
Die Steuerschaltung (8) erfaßt die durch Öffnen des Zapfventils (5) durchfließende Wassermenge mittels eines Durchflußmessers (9), die an einem Stellglied (10) eingestellte Solltemperatur und mittels eines Temperaturfühlers (11) die Warmwasser-Isttemperatur in der Warmwasser-Zapfleitung (4). Die Steuerschaltung (8) taktet die Triacs (7) so, daß die Solltemperatur erreicht wird.
Der Durchlauferhitzer weist ein Rohrstück (12) auf. Die Triacs (7) sind mit ihren Gehäusen (13) an einem Metallblock (14) gut wärmeleitend befestigt. Der Metallblock (14) ist mit dem Rohrstück (12) gut wärmeleitend verbunden. Damit sind die Gehäuse (13) an das Rohrstück (12) thermisch angekoppelt.
Das Rohrstück (12) weist einen ersten Zulaufstutzen (15) auf, der an das Kaltwassernetz anschließbar ist. Das Leitungsstück (3) ist mit einem zusätzlichen, zweiten Zulaufstutzen (16) versehen. Dieser ist an eine Leitung (17) anschließbar, die vorerwärmtes Wasser liefert. Beispielsweise kommt die Leitung (17) aus einem Speicher (18), an den ein Solarkollektor (19) angeschlossen ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mündet das Rohrstück (12) an einem T-Stück (20) direkt in das Leitungsstück (3). Im Bereich des T-Stückes (20) kann eine Mischeinrichtung (21) vorgesehen sein. Diese läßt sich so einstellen, daß in jedem Betriebsfall gerade soviel Kaltwasser durch das Rohrstück (12) fließt, daß die notwendige Kühlung der Triacs (7) erreicht wird.
Die Funktionsweise der Ausführung nach Fig. 1 ist etwa folgende: Wird das Zapfventil (5) geöffnet, dann fließt durch das Rohrstück (12) Kaltwasser, so daß die Triacs (7) gekühlt werden. Außerdem wird über den Zulaufstutzen (16) bzw. das Leitungsstück (3) dem Wasserbehälter (1) vorerwärmtes Wasser aus der Leitung (17) zugeführt. Je näher die Temperatur des vorerwärmten Wassers der Solltemperatur liegt, desto weniger Leistung müssen die Heizkörper (6) bringen. Dementsprechend klein ist dann die Verlustleistung der Triacs (7), so daß auch ein kleiner Wasserstrom durch das Rohrstück (12) genügt, um die Triacs (7) hinreichend zu kühlen. Bei größeren Differenzen zwischen der Solltemperatur und der Temperatur des vorerwärmten Wassers wird ein entsprechend größerer Wasserstrom durch das Rohrstück (12) notwendig, um die dann anfallende Verlustleistung der Triacs (7) abzuführen.
Soll der Durchlauferhitzer nach Fig. 1 in einer Anlage betrieben werden, bei der kein vorerwärmtes Wasser zur Verfügung steht, dann ist hierfür lediglich der zweite Zulaufstutze (16) zu schließen. Der Durchlauferhitzer wird - wie üblich - an seinem ersten Zulaufstutzen (15) nur aus dem Kaltwassernetz gespeist.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist das Rohrstück (12) mit einem Ablaufstutzen (22) an eine Leitung (23) anzuschließen, die die Kaltwasserzulaufleitung für den Speicher (18) bildet.
Die Funktionsweise nach Fig. 2 ist etwa folgende: Wird das Zapfventil (5) geöffnet, dann fließt aus der Leitung (7) über das Leitungsstück (3) vorerwärmtes Wasser in den Wasserbehälter (1). In den Speicher (18) strömt Kaltwasser über das Rohrstück (12) und die Leitung (23) nach. Das das Rohrstück (12) durchströmende Wasser stellt die hinreichende Kühlung der Triacs (7) sicher. Die Erwärmung des Kaltwassers im Rohrstück (12) infolge der Verlustleistung der Triacs (7) wirkt im Speicher (18).
Soll der Durchlauferhitzer nach Fig. 2 in einer Anlage verwendet werden, in der kein vorerwärmtes Wasser zur Verfügung steht, dann wird der Ablaufstutzen (22) über ein Übergangsstück (24) an den zweiten Zulaufstutzen (16) angeschlossen (vgl. Fig. 3). Bei beiden Ausführungsbeispielen läßt sich der Durchlauferhitzer also einfach in Anlagen verwenden, die ohne oder mit vorerwärmtem Wasser arbeiten.
Bei den beschriebenen Durchlauferhitzern ist es auch möglich, zusätzlich die in der DE 39 06 603 A1 beschriebene Einrichtung zu verwenden. Es ist dann gewährleistet, daß bei ungenügender Kaltwassertemperatur im Rohrstück (12) eine Zwangsabschaltung des Durchlauferhitzers erfolgt.

Claims (6)

1. Durchlauferhitzer mit elektronischen Schaltelementen, insbesondere Triacs, zur Leistungssteuerung elektrischer, in einem Wasserbehälter angeordneten Heizkörpern und mit einem über einen ersten Zulaufstutzen an das Kaltwassernetz angeschlossenen Rohrstück, an dem die Schaltelemente zu ihrer Kühlung durch Kaltwasser angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlauferhitzer einen zweiten, zusätzlichen Zulaufstutzen (16) aufweist, dem, beispielsweise aus einem Speicher (18) eines Solarkollektors (19) oder einer Wärmepumpe, vorerwärmtes Wasser zuführbar ist, und daß dieser zweite Zulaufstutzen (16) über ein das Rohrstück (12) umgehendes Leitungsstück (3) in den Wasserbehälter (1) mündet.
2. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (12) in das Leitungsstück (3) mündet.
3. Durchlauferhitzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischeinrichtung (21) an der Einmündung des Rohrstücks (12) in das Leitungsstück (3) vorgesehen ist, wobei die Mischeinrichtung (21) möglichst wenig, jedoch zur Kühlung ausreichend viel Kaltwasser durch das Rohrstück (12) fließen läßt.
4. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (12) an einen das vorerwärmte Wasser liefernden Speicher (18) über einen Ablaufstutzen (22) anschließbar ist.
5. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (12) als Teil des Kaltwasserzulaufs zum Speicher (18) ausgebildet ist.
6. Durchlauferhitzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übergangsstück (24) zur Verbindung des Ablaufstutzens (22) und des weiteren Zulaufstutzens (16) vorgesehen ist.
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