DE20002444U1

DE20002444U1 - Electric water heater

Info

Publication number: DE20002444U1
Application number: DE20002444U
Authority: DE
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 2000-02-11
Filing date: 2000-02-11
Publication date: 2000-04-13
Anticipated expiration: 2010-02-12

Description

Akte 1060 AFile 1060 A

Stiebel Eltron GmbH & Co. KG Dr.-Stiebel-Straße 37603 HolzmindenStiebel Eltron GmbH & Co. KG Dr.-Stiebel-Strasse 37603 Holzminden

BeschreibungDescription

Elektrischer HeißwasserbereiterElectric water heater

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Heißwasserbereiter, insbesondere Heißwasserspeicher, der wenigstens zwei elektrische Heizkörper aufweist, die zur Aufrechterhaltung einer gewünschten Wassertemperatur unterschiedlich lange an das Versorgungsnetz angeschaltet sind.The invention relates to an electric hot water heater, in particular a hot water tank, which has at least two electric heating elements which are connected to the supply network for different lengths of time in order to maintain a desired water temperature.

So ist es bei elektrischen Heißwasserspeichern üblich, daß diese während einer insbesondere nächtlichen Niedertarifzeit mit verminderter Leistung betrieben werden, wobei eine tageszeitliche Nachheizung durch Zuschaltung des zweiten oder weiterer Heizkörper mit dann erhöhter Leistung möglich ist. Dies führt dazu, daß derjenige Heizkörper, der während der Nieder- und Hochtarifzeit eingeschaltet ist, insgesamt eine längere Betriebszeit aufweist als der bzw. die anderen Heizkörper, die nur zur Erzielung einer höheren Leistung während der Hochtarifzeit - also nur kurzzeitig - in Betrieb sind.For example, it is common for electric hot water tanks to be operated at reduced output during off-peak times, particularly at night, but additional heating during the day is possible by switching on a second or additional radiator, which then has an increased output. This means that the radiator that is switched on during off-peak and peak times has a longer overall operating time than the other radiators that are only in operation to achieve a higher output during peak times - i.e. only for a short time.

Aus diesem Grund ergibt sich eine große Streuung der BetriebsstundenFor this reason, there is a large variation in operating hours

der einzelnen Heizkörper. Geht nun ein Heizkörper defekt, aus Erfahrung der Heizkörper, der die größte Anzahl an Heizstunden aufweist, ist es notwendig, den gesamten Heizflansch auszutauschen, also auch die Heizkörper, die aufgrund ihrer Betriebszeit nicht defekt sind und auch nicht kurzfristig defekt gehen würden. Hieraus ergeben sich unnötige Kosten, die es gilt mit der Erfindung zu vermeiden.of the individual radiators. If a radiator breaks down - from experience the radiator that has the greatest number of heating hours - it is necessary to replace the entire heating flange, including the radiators that are not broken due to their operating time and would not break down in the short term. This results in unnecessary costs that the invention is designed to avoid.

Unter Niedertarifphase versteht man diejenige Zeit, in der die Elektroversorgungs-Unternehmen (EVU) kostengünstige elektrische Energie zur Verfügung stellen, um Versorgungstäler auszugleichen. Diese Täler entstehen, weil hier im regulären Versorgungszyklus wenig Energie verbraucht wird. Analog dazu wird als Hochtarifphase die Zeit außerhalb der Niedertarifphase verstanden, vorzugsweise also die tageszeitliche Phase.The off-peak phase is the time when the electricity supply companies (EVU) provide inexpensive electrical energy to compensate for supply dips. These dips occur because little energy is consumed during the regular supply cycle. Similarly, the high-peak phase is the time outside the off-peak phase, preferably during the day.

Die Erfindung erreicht dies mit den Maßnahmen, wie sie im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben sind. In den Unteransprüchen sind Maßnahmen aufgeführt, mit denen die Erfindung technisch auf besonders einfache Weise realisierbar ist.The invention achieves this with the measures as specified in the characterizing part of claim 1. The subclaims list measures with which the invention can be technically implemented in a particularly simple manner.

Die Erfindung soll mit Hilfe der Zeichnung nachfolgend beispielhaft beschrieben werden.The invention will be described below by way of example with the aid of the drawing.

Ein elektrischer Heißwasserspeicher wird üblicherweise während einer kostengünstigen nächtlichen Niedertarifzeit aufgeladen und kann tagsüber während einer Hochtarifzeit nachgeladen werden, sofern die gespeicherte Wassermenge den Bedarf nicht deckt. Während der Hochtarifzeit erfolgt das Nachladen mit erhöhter Leistung und wird gewöhnlich vom Benutzer manuell durch Betätigen einer Taste, mit der ein Einschaltschütz verbunden ist, eingeleitet. Dieser Vorgang ist dem Durchschnittsfachmann geläufig und in der nachfolgenden Beipielsbeschreibung nicht weiter berücksichtigt.An electric hot water tank is usually charged during a low-cost night-time off-peak period and can be recharged during the day during a peak period if the amount of water stored does not meet demand. During the peak period, recharging takes place at an increased power and is usually initiated manually by the user by pressing a button connected to a contactor. This process is familiar to the average person skilled in the art and is not further considered in the example description below.

Auf einem nicht dargestellten Flansch eines ebenfalls nicht dargestellten Heißwasserspeichers sind im einfachsten Fall Heizkörper 1 und 2 mit jeIn the simplest case, radiators 1 and 2 are mounted on a flange (not shown) of a hot water tank (also not shown), each with

4 kW montiert. Diese sind einerseits an den Nulleiter N des versorgenden Netzes und andererseits über einen Temperaturbegrenzer 3 bzw. dessen Kontaktbahnen 3a und 3b, einen in seiner Abschalttemperatur wählbaren Temperaturregler 4 bzw. dessen Kontaktbahnen 4a und 4b und die Kontaktbahnen eines Relais 5 an die stromführende Phase L1 des Versorgungsnetzes angeschlossen. Zwischen der Phase L1 und den Kontaktbahnen des Relais 5 ist ein Kontakt 7 eines EVU-Relais 6 geschaltet, auf dessen Funktion weiter unten noch eingegangen wird.4 kW. These are connected on the one hand to the neutral conductor N of the supply network and on the other hand via a temperature limiter 3 or its contact tracks 3a and 3b, a temperature controller 4 with a selectable switch-off temperature or its contact tracks 4a and 4b and the contact tracks of a relay 5 to the current-carrying phase L1 of the supply network. A contact 7 of a utility relay 6 is connected between the phase L1 and the contact tracks of the relay 5, the function of which will be discussed further below.

Der Übertemperaturbegrenzer 3 mit seinen Kontakten a, b trennt die Heizkörper 1, 2 vom versorgenden Netz immer dann, wenn eine zulässige Höchsttemperatur überschritten ist. Der wählbare Temperaturregler 4 mit seinen Kontakten a, b trennt die Heizkörper dann vom versorgenden Netz, wenn die eingestellte Temperatur erreicht ist.The overtemperature limiter 3 with its contacts a, b disconnects the radiators 1, 2 from the supply network whenever a permissible maximum temperature is exceeded. The selectable temperature controller 4 with its contacts a, b disconnects the radiators from the supply network when the set temperature is reached.

Das Relais 5, hier als bistabiles Relais ausgeführt, legt die Heizkörper 1, 2 je nach seiner Schaltstellung so an das versorgende Netz, daß bei angezogenem EVU-Relais 6 der Kontakt 7 einmal im Stromkreis des Heizkörpers 1 und in der anderen Stellung im Stromkreis des Heizkörpers 2 liegt. Der jeweils andere Heizkörper liegt dabei permanent an der energieführenden Phase L1. Das bistabile Relais 5 wird immer dann eingeschaltet, wenn es infolge einer stromlosen Phase, d.h. nach Erreichen der am Temperaturregler 4 eingestellten Temperatur dann wieder in die andere Schaltposition überführt wird, wenn also infolge Absinkens der Temperatur der Temperaturregler 4 die Kontakte a, b erneut schließt. Damit hier keine elektrische Verbindung zwischen den Anschlüssen der Heizkörper 1 und 2 entsteht, sind die Steuerungsabgänge über Dioden D1 und D2 unterbrochen.Relay 5, here designed as a bistable relay, connects radiators 1, 2 to the supply network depending on its switching position so that when the utility relay 6 is activated, contact 7 is in the circuit of radiator 1 and in the other position in the circuit of radiator 2. The other radiator is permanently connected to the energy-carrying phase L1. Bistable relay 5 is always switched on when it is transferred back to the other switching position as a result of a currentless phase, i.e. after the temperature set on temperature controller 4 has been reached, i.e. when temperature controller 4 closes contacts a, b again as a result of the temperature dropping. To ensure that no electrical connection is created between the connections of radiators 1 and 2, the control outputs are interrupted via diodes D1 and D2.

Die Wirkungsweise der Schaltvorrichtung ist etwa folgende: Betrachtet wird ein Betriebszustand, bei dem der Kontakt 7 des EVU-Relais 6 geöffnet ist, es sich also um eine Niedertarifzeit handelt, bei der nur ein Heizkörper an dem Aufheizvorgang des Heißwasserspeichers beteiligt sein soll. Diese Situation zeigt die oben beschriebene Zeichnung.The switching device works as follows: Consider an operating state in which contact 7 of the utility relay 6 is open, i.e. it is a low-tariff period in which only one radiator is to be involved in the heating process of the hot water tank. This situation is shown in the drawing described above.

In der dort gezeigten Lage des bistabilen Relais 5 fließt lediglich ein Strom über den Kontakt b des Temperaturreglers 4 bzw. den Kontakt b des Temperaturbegrenzers 3 hin zum Heizkörper 2 und weiter zum Nulleiter des Netzes. Erreicht der Heißwasserspeicher die am Temperaturregler 4 eingestellte Temperatur, schaltet dieser die Kontakte a und b aus, und der Heizvorgang ist damit unterbrochen. Schaltet nun nach einer entsprechenden Abkühlphase der Temperaturregler 4 erneut die Kontakte a und b ein, so wird das bistabile Relais 5 über die Diode D2 ebenfalls mit Spannung versorgt, worauf es aus der dargestellten Lage in die strichlierte umschaltet mit dem Ergebnis, daß jetzt der Heizkörper 2 unbeschaltet und der Heizkörper 1 beschaltet ist.In the position of the bistable relay 5 shown there, a current only flows via contact b of the temperature controller 4 or contact b of the temperature limiter 3 to the radiator 2 and then to the neutral conductor of the network. If the hot water tank reaches the temperature set on the temperature controller 4, it switches off contacts a and b and the heating process is thus interrupted. If the temperature controller 4 now switches contacts a and b on again after a corresponding cooling phase, the bistable relay 5 is also supplied with voltage via the diode D2, whereupon it switches from the position shown to the dashed position with the result that radiator 2 is now unconnected and radiator 1 is connected.

Ersichtlich vergleichmäßigt sich dadurch die Gesamtbelastung der Heizkörper 1 und 2, und die Gesamt-Lebensdauer derselben wird damit erhöht.This obviously evens out the overall load on radiators 1 and 2 and increases their overall service life.

Während einer Aufheizperiode innerhalb der Hochtarifphase hat die Umschaltvorrichtung keinen Einfluß auf die zeitliche Einschaltdauer der jeweiligen Heizkörper, weil diese in jedem Fall parallelgeschaltet sind, denn das Nachheizen während der Hochtarifphase soll möglichst rasch erfolgen. Anstelle des bistabilen Relais 5 kann auch ein Zeitrelais eingesetzt werden, das willkürlich im Rhythmus einstellbarer Zeitintervalle die Umschaltung durchführt.During a heating period within the high tariff phase, the switching device has no influence on the duration of the individual radiators being switched on, because these are always connected in parallel, as the reheating during the high tariff phase should take place as quickly as possible. Instead of the bistable relay 5, a time relay can also be used, which carries out the switching at random in the rhythm of adjustable time intervals.

Zunehmend werden zur Steuerung der Temperatur sowie weiterer Funktionen elektronische Steuerungen auf der Basis von rechnergestützten Prozessoren eingesetzt, die das Steuern des Relais oder vergleichbarer Einrichtungen übernehmen.Electronic controls based on computer-aided processors are increasingly being used to control the temperature and other functions, which control the relay or similar devices.

Mit dem Einsetzen dieser Maßnahmen läßt sich erreichen, daß ein Flansch im Rahmen der Lebensdauer eines solchen Heißwasserspeichers überhaupt nicht mehr gewechselt werden muß, was zu einer deutlichen Reduzierung der Betriebskosten der Warmwasserbereitung insgesamt beiträgt.By implementing these measures, it is possible to ensure that a flange no longer needs to be replaced at all during the service life of such a hot water tank, which contributes to a significant reduction in the overall operating costs of hot water preparation.

Claims

1. Electric hot water heater, in particular hot water storage tank, with at least two electric heating elements, the connection to the supply network is of different lengths of time, characterized by a switching device ( 5 ) with which the heating elements ( 1 , 2 ) can be alternately connected to the network.

2. Electric water heater according to claim 1, characterized in that the time change occurs after each heating process.

3. Electric hot water heater according to claim 1, characterized in that the time change takes place according to a time program.

4. Electric water heater according to one of the preceding claims, characterized in that the changes can be controlled by a stepping switch.

5. Electric hot water heater according to claim 1, characterized in that the temporal change is carried out by a processor control which carries out further control processes of the hot water storage tank.