| Dokumentenidentifikation |
DE10340923A1 07.04.2005 |
| Titel |
Verkalkungsschutzeinrichtung für ein Warmwassergerät |
| Anmelder |
Stiebel Eltron GmbH & Co. KG, 37603 Holzminden, DE |
| Erfinder |
Weber, Wolfgang, 37269 Eschwege, DE |
| DE-Anmeldedatum |
05.09.2003 |
| DE-Aktenzeichen |
10340923 |
| Offenlegungstag |
07.04.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
07.04.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
C02F 5/02
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| Zusammenfassung |
Bei einer Verkalkungsschutzeinrichtung für ein Warmwassergerät ist im Wasserspeicher 1 oberhalb eines Heizkörpers 7 ein Granulatbehälter 9 mit Kristallisationskeime lieferndem Granulat angeordnet. Zur Verbesserung der Durchströmung des Granulatbehälters 9 ohne Unterdrückung der Temperaturschichtung im Wasserspeicher 1 weist der Granulatbehälter 9 seitliche Wassereintrittsöffnungen 11 auf und ist an eine Fördereinrichtung, insbesondere Wasserstrahlpumpe 18, angeschlossen, die mit Kristallisationskeimen angereichertes Wasser nach unten zum Heizkörper 7 fördert.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft eine Verkalkungsschutzeinrichtung für ein Warmwassergerät,
wobei in einem Wasserspeicher oberhalb eines Heizkörpers ein Granulatbehälter mit
einem Kristallisationskeime liefernden Granulat angeordnet ist und der Granulatbehälter
von Speicherwasser durchströmbar ist. Der Heizkörper kann ein elektrischer Heizkörper
oder ein Wärmetauscher sein.
Eine derartige Verkalkungsschutzeinrichtung ist in der WO 02/42220
A1 beschrieben. Das Granulat gibt Kristallisationskeime an das Speicherwasser ab.
Diese Kristallisationskeime binden Kalziumionen und Karbonationen aus dem Wasser,
so dass der Heizkörper und die Wandung des Wasserspeichers weitgehend frei von Kalkablagerungen
bleiben.
Die Einrichtung nach der WO 02/42220 A1 ist so gestaltet, dass sich
im Speicherwasser infolge der Erwärmung durch den Heizkörper eine Konvektionsströmung
durch das Granulat einstellt. Diese Konvektionsströmung ist vergleichsweise schwach,
was zur Folge hat, dass die in das Speicherwasser transportierte Anzahl der Kristallisationskeime
nur klein ist. Der Strömungswiderstand des Granulats verringert die Konvektionsströmung.
Die Konvektionsströmung endet zwangsläufig, wenn der Heizkörper abgeschaltet ist.
Nachteilig bei der Einrichtung nach der WO 02/42220 A1 ist auch, dass
infolge der Konvektionsströmung eine an sich im Wasserspeicher gewünschte Temperaturschichtung,
bei der das Wasser oben – beim Warmwasserauslauf – wärmer als unten
ist, kaum zu erreichen ist.
In der WO 02/42220 A1 ist zum Stand der Technik angegeben, dass eine
Zirkulation über das Granulat bei einem Elektroboiler mittels Zirkulationsleitung
bekannt ist und dass diese nachteilig ist, weil eine Zirkulationsleitung mit Zirkulationspumpe
und Energie für deren Betrieb nötig ist und durch die Zirkulation Wärmeverluste
entstehen und außerdem die Zirkulation bei Schichtspeichern problematisch ist.
In der DE 200 22 322 U1
ist ein Heißwasserboiler mit einer solchen Zirkulationsleitung beschrieben. Eine
Umwälzpumpe fördert am Heißwasseranschluss des Boilers entnommenes Wasser über den
Granulatbehälter und führt es dem Kaltwasseranschluss des Boilers wieder zu. Diese
Zirkulation hat die in der WO 02/42220 A1 genannten Nachteile. Sie ist baulich aufwändig
und wegen des Energiebedarfs der Umwälzpumpe und des Wärmeverlusts in der Zirkulationsleitung
energetisch ungünstig. Außerdem behindert ihre Funktion die Temperaturschichtung
im Wasserspeicher. Die Zirkulationsleitung mit ihren Aggregaten ist als Baueinheit
außerhalb des Warmwassergeräts angeordnet. Während des Zapfbetriebs ist die Zirkulationsleitung
unwirksam.
In der AT 406 826 B
ist eine Vorrichtung zum Desinfizieren einer Wasserbehandlungseinheit im Kaltwasserteil
oder Warmwasserteil einer Trinkwasserhausinstallation beschrieben. Diese Vorrichtung
ist außerhalb des eigentlichen Warmwassergeräts angeordnet.
In der DE 195 27 252 A1
ist ein Verfahren zum Entkalken von Wasser beschrieben, wobei dem Wasser Kristallkeime
zugeführt werden und im Wasser durch Erwärmung leicht lösliches Bikarbonat zu schwer
löslichem Karbonat umgewandelt wird. Die Karbonate werden zur Zusammenballung zu
Kristallaggregaten an den Kristallkeimen gebracht, welche dann abgeschieden werden.
Aus der EP 0 621 239 B1
ist eine weitere Wasseraufbereitsanlage auf Ionenaustauscherbasis bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Verkalkungsschutzeinrichtung
der eingangs genannten Art die Durchströmung des Granulats zu verstärken und die
Temperaturschichtung im Speicher möglichst wenig zu stören.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
Mittels der Fördereinrichtung wird der Granulatbehälter zwangsweise
durchströmt. Wasser aus dem oberen, warmen Wasserschichtbereich tritt durch die
seitlichen Wassereintrittsöffnungen in ihn ein, wird im Granulat mit Kristallisationskeimen
angereichert und nach unten in den kalten Wasserschichtbereich in die Nähe des Heizkörpers
(z.B. elektrischer Rohrheizkörper oder fluiddurchflossener Wärmetauscher) gefördert.
Hier entfalten die Kristallisationskeime während der Erwärmung ihre Wirkung als
Kalkschutz. Der ausfällende Kalk lagert sich an den Kristallisationskeimen und nicht
an dem Heizkörper oder der Speicherwandung an. Er bleibt im Wasser in Schwebe.
Bei einem folgenden Zapfvorgang werden die in Schwebe befindlichen
Kalkpartikel aus dem Speicher gespült. Das so behandelte Wasser hat die vorteilhafte
Eigenschaft, dass der sich am Perlator durch Verdunstung absetzende Kalk leicht
abwischbar ist und auch in einem Becken durch Austrocknung abgelagerter Kalk nur
leicht anhaftet.
Durch die definierte und zwangsweise Durchströmung
des Granulatbehälters ergibt sich eine große Anzahl von Kristallisationskeimen,
auch wenn das Volumen des Granulatbehälters nicht besonders groß ist. Dies steigert
die Kalkschutzwirkung. Umgekehrt kann auch mit einem vergleichsweise kleinen Granulatbehälter
eine hohe Kalkschutzwirkung erreicht werden. Da der Granulatbehälter im warmen Wasserschichtbereich
angeordnet ist, ist mit der Bildung einer hohen Anzahl von Kristallisationskeimen
zu rechnen.
Die gewünschte Temperaturschichtung im Wasserspeicher wird kaum gestört,
da Wasser nicht von unten in den Granulatbehälter gesaugt wird. Da der Granulatbehälter
im Innern des Wasserspeichers angeordnet ist, sind die Wärmeverluste und der Installationsaufwand
gering.
Vorzugsweise ist zwischen dem Granulatbehälter und dem Heizkörper
ein Schutzschild angeordnet. Dieses unterstützt den Erhalt der Temperaturschichtung,
in dem es dafür sorgt, dass Wasser nicht direkt von unten angesaugt wird. Das Schutzschild
kann so gestaltet sein, dass es eine thermische Isolation zwischen dem Heizkörper
und dem Granulatbehälter bildet, was sich bei einem etwaigen Trockengang des Wasserspeichers
als vorteilhaft erweisen kann.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Fördereinrichtung
von einer Wasserstrahlpumpe gebildet, die bei dem Wasserspeicher zulaufenden Kaltwasser
mit Kristallisationskeimen angereichertes Wasser aus dem Granulatbehälter absaugt
und dem Kaltwasser beimischt. Die Wasserstrahlpumpe benötigt keine elektrische Energie,
so dass auch elektrische Anschlüsse entfallen. Sie kann außerhalb oder innerhalb
des Wasserspeichers angeordnet sein.
Die Wassersttahlpumpe arbeitet selbständig, wenn Kaltwasser in den
Wasserspeicher eingelassen wird bzw. Warmwasser gezapft wird.
Die Einrichtung kann bei den verschiedensten Warmwassergeräten, beispielsweise
mit Druckspeichern oder drucklosen Speichern, eingesetzt werden.
Es ist auch möglich, die Einrichtung in einem Durchlauferhitzer zu
verwenden, der beispielsweise mit einem Rohrheizkörper oder einem Blankdrahtheizkörper
ausgestattet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung liefert der Warmwasserspeicher
auch keimfreies Wasser. Dazu wird er in einem Temperaturbereich zwischen ca. 60
und 85°C betrieben oder in Intervallen – z.B. über eine Zeitschaltuhr
oder Elektronik gesteuert – auf ca. 70°C aufgeheizt. Der Temperaturbereich
zwischen 60 und 85°C ist in einer einfachen Ausgestaltung durch mechanische
Begrenzungen am Einstellknopf erreicht. In einem elektronischen Regler ist dies
über das Einstellen von Grenzwerten erreicht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Schnittansicht der Verkalkungsschutzeinrichtung
bei einem Warmwassergerät,
2 eine gegenüber 1
vergrößerte Schnittansicht der Wasserstrahlpumpe und
3 eine weitere Schnittansicht der Einrichtung
nach 1.
Ein Warmwassergerät, beispielsweise ein druckloser Untertischboiler,
weist einen Wasserspeicher 1 aus Kunststoff mit oben liegendem Kaltwasser-Zulaufstutzen
2 und oben liegenden Warmwasser-Ablaufstutzen 3 auf. Ein Kaltwasser-Einströmrohr
4 erstreckt sich außerhalb des Wasserspeichers 1 vom Kaltwasser-Zulaufstutzen
2 zu einer Mündung 5 unten im Wasserspeicher 1. An einem
Bodenflansch 6 sind ein unten im Wasserspeicher 1 liegender elektrischer
Heizkörper 7 und Wärmefühler-Schutzrohre 8 angeordnet. Auf die
Schutzrohre 8 ist im Innern des Wärmespeichers 1 ein Granulatbehälter
9 aufgesetzt, der oberhalb des Heizkörpers 7 liegt. Im Granulatbehälter
9 befindet sich ein in Wasser Kristallisationskeime bildendes Kalkschutzgranulat
10. Der Granulatbehälter 9 weist seitlich an seinem Umfang eine
Vielzahl von Wassereintrittsschlitzen 11 auf, deren Breite beispielsweise
etwa 0,2 mm beträgt und die eine leichte Durchströmbarkeit gewährleisten. Der Granulatbehälter
9 weist oben, mutig, einen Anschluss 12 auf, in den eine Wasserförderleitung
13 mündet. Vor dem Anschluss 12 ist ein Sieb 14 angeordnet,
um ein Ausspülen des Granulats zu vermeiden.
Die Wasserförderleitung 13 besteht aus einem elastischen,
flexiblen Schlauchstück 15, das Stöße aufnimmt, und einem am Wasserspeicher
1 ausgebildeten, nach außen führenden Rohrstück 16.
Im Rohrstück 16 ist ein Rückschlagventil 17 angeordnet.
Das Rohrstück 16 ist an die Wasserstrahlpumpe 18 angeschlossen,
die am Kaltwasser-Zulaufstutzen 2 liegt. Die Wasserstrahlpumpe
18 arbeitet mit einer Venturidüse 19, die in ihrem Unterdruckbereich
Kristallisationskeime enthaltendes Wasser durch die Wasserförderleitung
13 aus dem Granulatbehälter 9 ansaugt. Parallel zur Venturidüse
19 ist ein Bypass 20 mit einem Bypassventil
21 vorgesehen.
Zwischen dem im warmen Wasserschichtbereich liegenden Granulatbehälter
9 und dem im kalten Wasserschichtbereich liegenden Heizkörper
7 ist ein gewölbtes, über den Granulatbehälter 9 überstehendes
Schutzschild 22 angeordnet. Über dem wannenförmigen Schutzschild
22 weist der Granulatbehälter 9 an seinem Boden Öffnungen
23 auf, durch die über das Schutzschild 22 zusätzlich Wasser aus
dem warmen Wasserschichtbereich angesaugt werden kann. Das Schutzschild
22 bewirkt den Erhalt der Temperaturschichtung im Wasserspeicher
1, indem nur Wasser aus dem oberen, warmen Speicherbereich angesaugt wird.
Außerdem bietet das Schutzschild 22 einen thermischen Schutz des Granulatbehälters
9 gegenüber dem Heizkörper 7.
Sobald Warmwasser gezapft wird und entsprechend Kaltwasser in den
Zulaufstutzen 2 strömt, baut sie Wasserstrahlpumpe 18 einen Unterdruck
auf. Ab einer Durchflussmenge von etwa 1 l/min öffnet das Rückschlagventil
17 und es wird aus dem Granulatbehälter 9 mit Kristallisationskeimen
angereichertes, warmes Wasser dem Kaltwasser-Volumenstrom zugemischt. Die Warmwassermenge
kann bis zu 50% des gezapften Kaltwasser-Volumenstromes betragen. An der Mündung,
in der Nähe des Heizkörpers 7, strömt das mit Kristallisationskeimen angereicherte
Wasser in den Speicher 1. Hier entfalten die Kristallisationskeime während
des Aufheizvorganges ihre Wirkung als Kalkschutz, indem der ausfällende Kalk sich
an den Kristallisationskeimen und nicht an der Oberfläche des Heizkörpers
7 oder der Wandung des Wasserspeichers 1 anlagert. Die Kalkpartikel
bleiben in Schwebe und werden beim weiteren Zapfvorgang oder einem folgenden Zapfvorgang
über den Warmwasser-Ablaufstutzen 3 ausgespült.
Das Rückschlagventil 17 verhindert eine ungewollte und für
die Temperaturschichtung im Wasserspeicher 1 unvorteilhafte Einströmung
von Kaltwasser durch den Granulatbehälter 9 in den Wasserspeicher
1.
Die Wasserstrahlpumpe 18 ist bevorzugt so dimensioniert,
dass bereits bei einem geringen Volumenstrom ein signifikanter Unterdruck entsteht,
was zwangsläufig zur Folge hat, dass zunächst keine hohen Volumenströme möglich
sind. Der Bypass 20 erhöht den Kaltwasser-Volumenstrom, wobei das Bypassventil
21 bei einem definierten Volumenstrom öffnet.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Austausch des Granulatbehälters
9 beim Abbau des Bodenflansches 6 möglich. Es kann am Wasserspeicher
1 auch eine zusätzliche Öffnung vorgesehen sein, durch die sich der Granulatbehälter
9 austauschen lässt. Der Granulatbehälter 9 kann dann an einem
Deckel oder Flansch der Öffnung befestigt sein.
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| Anspruch[de] |
- Verkalkungsschutzeinrichtung für ein Warmwassergerät, wobei in einem
Wasserspeicher des Warmwassergeräts oberhalb eines Heizkörpers ein Granulatbehälter
mit einem Kristallisationskeime liefernden Granulat angeordnet ist und der Granulatbehälter
von Speicherwasser durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Granulatbehälter
(9) an seinem Umfang seitliche Wassereintrittsöffnungen (11) aufweist,
dass der Granulatbehälter (9) an eine Wasserförderleitung (13)
angeschlossen ist, die mit einer Fördereinrichtung (18) verbunden ist,
und dass die Fördereinrichtung (18) mit Kristallisationskeimen angereichertes
Wasser aus dem Granulatbehälter (9) nach unten in einen kalten Wasserschichtbereich
zum Heizkörper (7) fördert, wobei Wasser durch die Wassereintrittsöffnungen
(11) aus einem warmen Wasserschichtbereich in den Granulatbehälter (9)
eintritt.
- Verkalkungsschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Granulatbehälter (9) und dem Heizkörper (7)
ein Schutzschild (22) angeordnet ist, um Wasser überwiegend aus dem warmen
Wasserschichtbereich in die Wassereintrittsöffnungen (11) gelangen zu lassen.
- Verkalkungsschutzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass das Schutzschild (22) Wasser aus dem warmen Wasserschichtbereich in
untere Öffnungen (23) des Granulatbehälters (9) lenkt.
- Verkalkungsschutzeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
dass das Schutzschild (22) eine thermische Isolation zwischen dem Heizkörper
(7) und dem Granulatbehälter (9) bildet.
- Verkalkungsschutzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung von einer Wasserstrahlpumpe (18)
gebildet ist, die bei dem Wasserspeicher (1) zulaufenden Kaltwasser mit
Kristallisationskeimen angereichertes Wasser aus dem Granulatbehälter (9)
absaugt und dem Kaltwasser beimischt.
- Verkalkungsschutzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Wasserförderleitung (13) ein Rückschlagventil
(17) angeordnet ist, das ein Eintreten von Kaltwasser in den Granulatbehälter
(9) verhindert.
- Verkalkungsschutzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Wasserstrahlpumpe (18) ein Bypass
(20, 21) angeordnet ist.
- Verkalkungsschutzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Granulatbehälter (9) an seinem Umfang
eine Vielzahl von Wassereintrittsschlitzen (11) und vor der Wasserförderleitung
(13) ein Sieb (14) aufweist, das Granulat im Granulatbehälter
(9) zurückhält.
- Verkalkungsschutzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Granulatbehälter (9) an einem Flansch
(6) des Wasserspeichers (1) oder an von einem Flansch (6)
getragenen Temperaturfühlerrohren (8) befestigt ist.
- Verkalkungsschutzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserförderleitung (13) innerhalb des
Wasserspeichers (1) elastisch flexibel ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen
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