-
Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
-
Ein aus
DE 101 30 610 A bekannter
Heißwasserbereiter
weist in der Heizsektion einen ringförmigen Innenraum auf, in welchem
Rohrheizkörper zweier
Heizstufen angeordnet sind, und in welchem das Wasser im Kreis in
einer Richtung strömt.
Bei dieser Auslegung kann sich kaltes Wasser mit erwärmtem Wasser
unerwünscht
vermischen. Der Rohrheizkörper
hat aufgrund starker Biegungen und bei der Rohrheizkörperdurchführung nach
außen
Bereiche großer
Leistungsdichte, die in dem in Umfangsrichtung durchgehenden, ringförmigen Innenraum
nicht ausreichend gekühlt
werden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen Warmwasserbereiter der eingangs genannten Art zu schaffen,
bei dem im Betrieb keine unkontrollierbare Vermischung zwischen
kaltem und erwärmtem
Wasser auftritt, und in dessen Heizsektion aufgrund großer Leistungsdichte
kritische Bereich des Rohrheizkörpers
intensiv gekühlt
werden.
-
Die gestellte Aufgabe wird mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Da die Unterbrechung eine kreisförmige Zirkulation
des Wassers verhindert und das Wasser entlang zweier Strömungswege
zur Auslassöffnungs-Anordnung
zwingt, ist ein Vermischen von kaltem mit warmem Wasser ausgeschlossen.
Da sich stets definierte Strömungsverhältnisse
ergeben und das kalte Wasser an vorbestimmten Bereichen der Heizsektion
eintreten muss, können
wegen der hohen Leistungsdichte kritische Bereiche jedes Rohrheizkörpers dort
so angeordnet werden, dass sie sehr gut gekühlt werden. Dies erhöht die Betriebssicherheit
und verlängert
die Standzeit jedes Rohrheizkörpers.
-
Zweckmäßig sind im Einlaufbereich
zwei getrennte Einlaufwege zur Heizsektion vorgesehen. Dadurch werden
bei Durchfluss günstige
Strömungsverhältnisse
entlang jedes Strömungsweges
erzielt, wobei das zügig
strömende
Wasser zunehmend aufgewärmt
wird und bei der Auslassöffnungs-Anordnung
und beim Verlassen der Heizsektion die höchste Temperatur hat. Bei Durchfluss
tritt kein Vermischen von kaltem und warmem Wasser auf.
-
Die Auslauföffnungs-Anordnung könnte gegebenenfalls
das Wasser von jedem Strömungsweg getrennt
aufnehmen und weiterführen.
Der Vorzug ist jedoch einer Lösung
zu geben, bei der nur eine beiden Strömungswegen gemeinsame Auslauföffnung vorgesehen
ist.
-
Die Heizsektion ist bis auf die Unterbrechung weitgehend
ringförmig.
Der Einlaufkanal verläuft
außerhalb
der Heizsektion und im Inneren des Ringes, wo er sich zu einem dort
platzierten Anschluss des Zulaufs erstreckt. Zwischen einem an der
Außenseite des
Ringes in der Nähe
der Unterbrechung platzierten Anschluss des Ablaufs und der Auslassöffnungs-Anordnung
verläuft
entlang der Außenseite des
Ringes zumindest ein Auslasskanal. Auf dieser Weise lassen sich
zwar der Zulauf und der Ablauf nahe beieinander anordnen, jedoch
sind die Strömungswege
von kaltem und warmem Wasser so weit voneinander entfernt, dass
kein unerwünschter
Wärmeaustausch
auftritt.
-
Vom im Inneren des Ringes angeordneten Anschluss,
an dem der Einlaufkanal beginnt, erstreckt sich vom Zulauf her ein über die
Unterbrechung hinweg verlaufender Zulaufkanal. Dies kann ein Einsteckteil
sein, der bei der Endmontage des Heizmoduls angebracht wird. Eine
unerwünschte Wärmeübertragung
von heißem
zu kaltem Wasser lässt
sich hierdurch sicher ausschließen.
-
Die Unterbrechung ist zweckmäßigerweise nur
so lange, dass sie ca. ein Drittel bis ein Fünftel, vorzugsweise etwa ein
Viertel, der gesamten Ringlänge
beansprucht. Mit dieser Bemessung der Unterbrechung lassen sich
die Einlaufwege sauber formen, um gerichtete und zügige Strömungen in
beiden Strömungswege
zu erzeugen. Andererseits ist die Unterbrechung nur so klein wie
möglich,
um in der Heizsektion ein möglichst
großes
Volumen und bei einem kreisförmigen
Heizmodul relativ lange Strömungswege
zu erhalten.
-
Im Hinblick auf die formtechnische
Gestaltung des Heizmoduls und eine optimale Nutzung der Heizleistung
sollte sich der wenigstens eine Rohrheizkörper in der Heizsekti on in
etwa vom einen Strömungsweganfang
durchgehend bis in etwa zum anderen Strömungsweganfang erstrecken,
jedoch nicht über
die Unterbrechung hinweg.
-
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist der Rohrheizkörper in
der Heizsektion mit zwei in etwa 90°-Biegungen zu seinen Anschlussenden
und mit einer 180°-Biegung
in einem Umkehrbereich geformt, wobei die Biegungen nahe den beiden
Strömungsweganfängen positioniert
sind. Durch diese Anordnung werden die bei Durchfluss wegen hoher Leistungsdichte
kritischen Biegungen sehr gut vom zulaufenden kalten Wasser gekühlt.
-
Bei einer anderen, vorteilhaften
Ausführungsform
sind in der Heizsektion wenigstens zwei übereinanderliegende, ähnlich konfigurierte
Rohrheizkörper
mit versetzten Anschlussenden vorgesehen. Der Warmwasserbereiter
lässt sich
beispielsweise in zwei Leistungsstufen betreiben. Jeder Rohrheizkörper wird
in seinen wegen hoher Leistungsdichte kritischen Bereichen sehr
gut durch das kalte zulaufende Wasser gekühlt.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform
ist nur ein einstückiger
Rohrheizkörper
in der Heizsektion vorgesehen, wobei dieser Rohrheizkörper in
der Ringebene und senkrecht zur Ringebene jeweils mehrsträngig, vorzugsweise
doppelsträngig,
verläuft.
Zur intensiven Kühlung
kritischer Bereiche des Rohrheizkörpers sollten diese nahe den
Strömungsweganfängen positioniert
sein.
-
In der Betriebs- und Einbaulage des
Warmwasserbereiters sollte die Ringebene der Heizsektion mit nach
unten weisender Unterbrechung und oben liegender Auslassöffnungsanordnung
im Wesentlichen senkrecht angeordnet sein, wobei der Zulauf und
der Ablauf unten liegen könnten.
Diese Einbaulage unterstützt
die Strömung
entlang beider Strömungswege,
da das sich erwärmende
Wasser aus physikalischen Gründen
nach oben strebt und dann auf oben die Auslassöffnungsanordnung trifft. Die maximale
Wassertemperatur liegt immer bei der Auslassöffnungsanordnung vor.
-
Da die maximale Wassertemperatur
oben bei der Auslassöffnungs-Anordnung
vorliegt, kann es zweckmäßig sein,
der Heizsektion dort einen Bimetall-Schalter zuzuordnen, der bei Übertemperatur oder
bei einer Fehlfunktion die Stromversorgung unterbricht, oder auch
für eine
Heizleistungsregelung einen Regelparameter liefert.
-
Der Querschnitt der Heizsektion sollte
ein Vielfaches des Querschnitts jedes Einlaufweges und der Auslassöffnungsanordnung
bzw. der Auslassöffnung
sein, damit ein relativ großvolumiger
Wasserzwischenspeicherbehälter
entsteht. Dadurch steht nach kürzeren
Durchflussunterbrechungen eine durchaus nennenswerte Menge an heißem Brauchwasser
zur Verfügung,
so dass der Warmwasserbereiter dann ohne wahrnehmbare Anlaufzeit
sofort wieder heißes
Wasser liefert.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Heizmodul im Wesentlichen kreisrund. Er besteht aus zwei
miteinander verbundenen Kunststoff-Spritzguss-Formteilen, die sich
in Großserie
relativ kostengünstig
mit allen erforderlichen Ausstattungsdetails herstellen lassen.
Bei der kreisrunden Form des Heizmoduls bietet es sich an, die beiden
Strömungswege
bogenförmig
vom Einlaufbereich zunächst nach
außen
und dann zur Auslassöffnungs-Anordnung
wieder nach innen zu führen.
Alternativ könnte jedoch
auch eine von einer Bogenform abweichende Verlaufskontur für die beiden
Strömungswege
gewählt
werden. Die Strömungswege
könnten
alternativ einem Polygonzug folgen oder in der Nähe des Zentrums des Kreises
verlaufen.
-
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes erläutert.
Es zeigen:
-
1 eine
Perspektivdraufsicht eines Warmwasserbereiters (mit abgenommener
Gerätehaube),
in einer ersten Ausführungsform
und ohne Heizkörper,
und
-
2 eine
Druntersicht eines in 1 gezeigten
Formteils des Warmwasserbereites, in einer anderen Ausführungsform.
-
Ein in 1 gezeigter
Warmwasserbereiter ist beispielsweise ein sogenannter Shower-Heater SH, der in
der in 1 gezeigten Einbau-
und Betriebslage beispielsweise zur Versorgung wenigstens einer
Dusche mit Warmwasser dient. Das nachfolgend erläuterte Bauprinzip des Warmwasserbereiters
ist generell auch für
andere Durchlauferhitzer und ähnliche
Haushaltsgeräte
zweckmäßig.
-
Hauptteil des Warmwasserbereites
W in 1 ist ein mit kreisförmiger Gestalt
ausgebildeter Heizmodul M, der beispielsweise aus zwei miteinander
verbundenen, z.B. verschweißten,
Kunststoff-Spritzguss-Formteilen 1, 2 besteht.
Im Betrieb ist der Warmwasserbereiter durch eine in 1 nicht gezeigte Gerätehaube abgedeckt, die beispielsweise nach
Art einer Kugelkalotte ausgebildet und mit dem Heizmodul H verrastet
ist, wobei der Öffnungsrand der
Abdeckhaube den Heizmodul H über
den größten Teil
seines Kreisumfanges eng umfasst.
-
Der Heizmodul M wird über einen
Zulauf Z mit kaltem Wasser versorgt. Das heiße Wasser tritt an einem Ablauf
A aus. Der Zulauf und der Ablauf A, Z sind bei der gezeigten Ausführungsform
unten und mit einem Zwischenabstand angeordnet. Die beiden Formteile 1, 2 begrenzen
innen eine Heizsektion H, die bei der gezeigten Ausführungsform
bis auf eine Unterbrechung U in einem Einlaufbereich E ringförmig ausgebildet
ist. Im Formteil 1 ist beispielsweise eine Fassung 3 geformt,
in die ein Bimetallschalter B eingesetzt werden kann. Die Fassung 3 befindet
sich dort in der Heizsektion, wo das erwärmte Wasser die maximale Temperatur
hat. Die beiden Formteile 1, 2 begrenzen miteinander
eine Membrandose D, die zum durchflussabhängigen Einschalten der bevorzugt
wählbaren
Heizleistung dient und mit einer nicht gezeigten intern platzierten
Venturidüse
zusammenwirkt, um aus der bei Durchfluss auftretenden Druckdifferenz
die erforderliche Schaltkraft zu erzeugen.
-
Vom Zulauf Z an der Außenseite
des Rings erstreckt sich ein Zulaufkanal 5 zu einem am
Formteil 1 ausgebildeten Anschluss 4. Der Zulaufkanal
ist beispielsweise ein Einsteckteil, der oberhalb der die Unterbrechung
U definierenden Wand des Formteils 1 verläuft. An
der Außenseite
der Heizsektion H verläuft
ein hier ebenfalls bogenförmiger
Auslasskanal 7 zu einem Anschluss 6 zum Ablauf
A. In die Deckwand der Heizsektion H sind angrenzend an die Unterbrechung
U Durchführungsöffnungen 8a, 8b (jeweils
paarweise) für
Anschlussenden in 1 nicht gezeigter
Rohrheizkörper
K1, K2 eingeformt. Falls der Warmwasserbereiter W mit nur einem
Rohrheizkörper
K1 betrieben wird, wäre
nur ein Paar Durchführungsöffnungen 8a oder 8b notwendig.
-
Der Strömungsverlauf im Heizmodul M
und die Anordnung des oder der Rohrheizkörper wird nachfolgend anhand
der 1 und 2 erläutert.
-
2 ist
eine Druntersicht des Formteils 1 von 1, jedoch bei einer anderen Ausführungsform
mit nur einem Rohrheizkörper
K1, der mehrsträngig,
und zwar doppelsträngig,
ausgebildet ist. Die Heizsektion H ist eine der Ringform folgende
Vertiefung 9 mit U-Querschnitt, die zur Zeichnungsebene
offen ist und im fertig montierten Heizmodul M durch eine im Wesentlichen
ebene Deckwand des anderen Formteils 2 verschlossen ist.
Die Vertiefung 9 wird an beiden Umrissseiten durch Dicht-
oder Schweißränder 10 begrenzt.
Vom Anschluss 4 erstreckt sich ein Einlaufkanal 11 in
den Einlaufbereich E in der Unterbrechung U der Ringform.
-
Im Einlaufkanal 11 könnte beispielsweise
die bereits erwähnte
Venturidüse
angeordnet sein, und zwar entweder als selbständig hergestellter und eingesetzter
Teil, oder direkt integral in den Einlaufkanal 11 eingeformt.
Der Einlaufkanal 11 zweigt sich in der Unterbrechung U
in zwei getrennte Einlaufwege 12 auf. Jeder Einlaufweg 12 mündet bei
einem Strömungsweg-Anfang 13 bzw. 14 in
die Heizsektion bzw. die Vertiefung 9. In etwa diametral
gegenüberliegend
zur Verzweigung des Einlaufkanals 11 in die beiden Einlaufwege 12 ist
in der Heizsektion eine Auslassöffnungsanordnung 15,
z.B. mit getrennten Öffnungen,
oder, wie gezeigt, mit einer einzigen Auslassöffnung vorgesehen. Dadurch
verlaufen von den Strömungsweganfängen 13, 14 zwei
getrennte Strömungswege
R1, R2 zu der gemeinsamen Auslassöffnungs-Anordnung 15.
An die Auslassöffnung 16 ist der
Auslasskanal 7 angeschlossen, der zum Anschluss 6 und
zum Ablauf A führt.
Falls zweckmäßig, könnten zwei
entlang der Außenseite
der Heizsektion H bogenförmig
verlaufende Auslaufkanäle 7 vorgesehen
sein.
-
Der in 2 gezeigte
Rohrheizkörper
K1 weist zwei im Wesentlichen senkrecht zur Zeichnungsebene orientierte
Anschlussenden 17 auf, die beispielsweise durch die Durchführungsöffnungen 8a bzw. 8b im
Formteil 1, oder, wie in 2 angedeutet, durch
den anderen Formteil 2 nach außen geführt sind. Zwischen jedem Anschlussende 17 und
dem in der Heizsektion H verlaufenden Strang 18 des Rohrheizkörpers K1
ist eine 90°-Abbiegung 19 geformt. Der
Strang 18 geht im Inneren der Heizsektion H durch bis zum
anderen Strömungsweganfang 14,
wo er über
eine 180°-Biegung 20 nach
außen
umkehrt und in einem Strang 21 bis zu einer weiteren 180°-Biegung 22 nach
unten verläuft.
Von dort setzt sich ein weiterer Strang 23 unterhalb des
Stranges 21 wieder bis zum anderen Strömungsweganfang 14 fort,
wo er ähnlich
wie bei der 180°-Biegung 20 und unterhalb
dieser nach innen umgebogen ist und zurück bis zum anderen Anschlussende
verläuft.
Die aufgrund hoher Leistungsdichte kritischen Biegungen 19, 22, 20 befinden
sich nahe den ersten und zweiten Strömungsweganfängen 13, 14,
so dass sie bei Durchfluss permanent durch das zügig eintretende kalte Wasser
gekühlt
werden.
-
Die Unterbrechung U beansprucht in
der Ringform ein Bogenmaß X,
das zwischen etwa einem Drittel und einem Fünftel, vorzugsweise etwa ein Viertel,
der gesamten Ringlänge
beansprucht.
-
Durch die große Distanz zwischen den Strömungsweganfängen 13, 14 und
der Auslauföffnungs-Anordnung 15 kann
sich kein kaltes Wasser mit warmem Wasser vermischen. Die maximale
Wassertemperatur stellt sich immer bei der Auslaufanordnung 15 ein.
Die wegen hoher Leistungsdichte kritischen Bereiche des Rohrheizkörpers werden
intensiv durch das zulaufende kalte Wasser gekühlt.
-
Bei der Ausführungsform in 1 können zwei
Rohrheizkörper
K1, K2 eingebaut werden, die dann zweckmäßigerweise in der Heizsektion
H übereinander
liegen, und dabei voneinander und von den Innenwänden der Heizsektion beabstandet
positioniert sind.