VERFAHREN ZUM BEREITSTELLEN EINES FLUIDS, WARMFLUIDBEREITSTELLUNGSEINRICHTUNG UND SANITÄRARMATURSYSTEM

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines Fluids, insbesondere von Heißwasser, mit einer Warmfluidbereitstellungseinrichtung, insbesondere einer Heißwasserbereitstellungseinrichtung, umfassend einen Behälter zur Aufnahme von Fluid mit einem Einlass und einem Auslass, und eine Heizvorrichtung mit mehreren, vorzugsweise drei, Heizelementen, wobei die Heizelemente an und/oder in dem Behälter sowie entlang einer Behältererstreckung zwischen dem Ein- und Auslass voneinander beabstandet angeordnet sind, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen von Fluid, insbesondere Kaltwasser, im Behälter über den Einlass;
- Erwärmen des Fluids, wobei die Heizelemente sequentiell entlang der Behältererstreckung betrieben werden; und
- Bereitstellen des erwärmten Fluids, insbesondere Heißwasser, über den Auslass.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines Fluids, insbesondere von Heißwasser, mit einer Warmfluidbereitstellungseinrichtung, insbesondere einer Heißwasserbereitstellungseinrichtung.

[0002] Die Erfindung betrifft weiter eine Warmfluidbereitstellungseinrichtung, insbesondere eine Heißwasserbereitstellungseinrichtung, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens zum Bereitstellen eines Fluids.

[0003] Zudem betrifft die Erfindung ein Sanitärarmatursystem, umfassend eine Sanitärarmatur und zumindest eine mit der Sanitärarmatur fluidisch verbundene Warmfluidbereitstellungseinrichtung.

[0004] Aus der Praxis sind Küchenarmatursysteme bekannt geworden, mit denen unmittelbar nach dem Betätigen eines Wasserhahns kochendes Wasser in einer bestimmten Menge ausgegeben werden kann. Dabei kann das Wasser in einem Wasserspeicher, der beispielsweise in einem Küchenunterschrank angeordnet ist, mittels einer Heizeinrichtung auf Siedetemperatur erwärmt und bis zur Ausgabe mit dieser Temperatur vorgehalten werden.

[0005] In der EP 3 088 800 A1 ist eine Heizeinrichtung zum Einsatz in einem Verdampfer, wie beispielsweise einem Dampfgarer, offenbart. Die Heizeinrichtung umfasst ein Metallrohr mit drei außenseitig angeordneten flächigen Heizelementen, wobei Wasser durch das Rohr hindurchfließen kann. Zur Füllstanderkennung und zur Erkennung einer Verkalkung innerhalb des Rohres können Temperatursensoren angeordnet sein. Dabei ist beschrieben, dass je nach Betriebsmodus unterschiedlich viele Heizelemente zusammen betrieben werden. Beispielsweise werden zum Bereitstellen einer besonders hohen Heizleistung in einem "Boost"-Betriebsmodus alle drei Heizelemente gleichzeitig betrieben. Zum Aufrechterhalten einer bestimmten Wassertemperatur kann es ausreichend sein, zwei Heizelemente gleichzeitig zu betreiben.

[0006] Die DE 10 2018 221 410 A1 beschreibt weiter eine Heizeinrichtung mit zwei flächigen Heizelementen, die an einer Außenseite eines Behälters im Bereich eines Wassereinlasses und im Bereich eines Wasserauslasses angeordnet sind. Zum Aufheizen des Wassers können die Heizelemente abwechselnd betrieben werden.

[0007] Aus der DE 10 2013 201 181 A1 ist zudem eine Kaffeemaschine mit einer Dickschichtheizung als einzelnes Heizelement bekannt geworden. Das Heizelement ist an einer Außenseite eines Rohrabschnitts angeordnet, sodass durch den Rohrabschnitt strömendes Wasser aufgeheizt werden kann. Mittels eines Temperatursensors und einer Steuereinrichtung kann eine Heizleistung des Heizelements gesteuert werden.

[0008] Nachteilig dabei ist, dass nur eine begrenzte Menge an vorgehaltenem Heißwasser ausgegeben werden kann. Ist das vorgehaltene Heißwasser ausgegeben, sinkt die Temperatur des nachfolgend ausgegebenen Wassers schlagartig ab. Zudem muss der Unterschrank zur Aufnahme bekannter Wasserspeicher mit Heizeinrichtung einen großen Bauraum aufweisen.

[0009] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Bereitstellen eines Fluids, eine Warmfluidbereitstellungseinrichtung und ein Sanitärarmatursystem anzugeben, welche eine möglichst effiziente und schnelle Aufheizung von Wasser auf Siedetemperatur ermöglichen. Darüber hinaus soll die Ausgabe einer möglichst großen Menge Heißwasser ermöglicht werden. Zudem soll eine bauraumsparende Warmfluidbereitstellungseinrichtung bereitgestellt werden.

[0010] Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren zum Bereitstellen eines Fluids, eine alternative Warmfluidbereitstellungseinrichtung und ein alternatives Sanitärarmatursystem anzugeben.

[0011] In einer Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben mit einem Verfahren zum Bereitstellen eines Fluids, insbesondere von Heißwasser, mit einer Warmfluidbereitstellungseinrichtung, insbesondere einer Heißwasserbereitstellungseinrichtung, umfassend einen Behälter zur Aufnahme von Fluid mit einem Einlass und einem Auslass, und eine Heizvorrichtung mit mehreren, vorzugsweise drei, Heizelementen, wobei die Heizelemente an und/oder in dem Behälter sowie entlang einer Behältererstreckung zwischen dem Ein- und Auslass voneinander beabstandet angeordnet sind, umfassend die Schritte:

• Bereitstellen von Fluid, insbesondere Kaltwasser, im Behälter über den Einlass;
• Erwärmen des Fluids, wobei die Heizelemente sequentiell entlang der Behältererstreckung betrieben werden; und
• Bereitstellen des erwärmten Fluids, insbesondere Heißwasser, über den Auslass.

[0012] In einer Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben mit einer Warmfluidbereitstellungseinrichtung, insbesondere eine Heißwasserbereitstellungseinrichtung, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend einen Behälter zur Aufnahme von Fluid mit einem Einlass und einem Auslass, und eine Heizvorrichtung mit mehreren, vorzugsweise drei, Heizelementen, wobei die Heizelemente an und/oder in dem Behälter sowie entlang einer Behältererstreckung zwischen dem Ein- und Auslass voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Heizelemente zum Erwärmen des Fluids sequentiell entlang der Behältererstreckung mittels einer Steuereinrichtung betreibbar sind.

[0013] In einer Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben mit einem Sanitärarmatursystem, umfassend eine Sanitärarmatur und zumindest eine mit der Sanitärarmatur fluidisch verbundene Warmfluidbereitstellungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12.

[0014] Einer der dadurch erzielten Vorteile ist, dass das Fluid in besonders kurzer Zeit erhitzt werden kann, da das Fluid abschnittsweise mit Wärme der Heizelemente, die mit einer besonders hohen Heizleistung betrieben werden, beaufschlagt wird. Bei der Ausbildung der Heizelemente als Widerstandsheizelemente kann beispielsweise die zur Verfügung stehende Stromversorgung jeweils auf ein einziges Heizelement konzentriert werden. Durch eine sequentielle Erhitzung entlang der Behältererstreckung ist zudem die Anzahl der Umschaltungen, umfassend ein Ausschalten eines Heizelements und ein Einschalten eines nächsten Heizelements, minimiert. Somit sind auch Wärmeverluste und Wartezeiten minimiert, die daraus resultieren, dass sich ein gerade eingeschaltetes Heizelement zunächst selbst über eine gewisse Zeitdauer bis auf eine Betriebstemperatur aufheizen muss. Dies trägt dazu bei, dass erwärmtes Fluid bereits nach einer besonders kurzen Zeit bereitgestellt werden kann. Somit kann beispielsweise Heißwasser nach einer besonders kurzen Zeit über eine mit dem Auslass des Behälters fluidisch verbundene Sanitärarmatur an einen Benutzer ausgegeben werden. Durch die Anordnung der Steuereinrichtung wird ein automatisierter Betrieb der Heizelemente ermöglicht. Die Steuereinrichtung kann dabei derart konfiguriert sein, dass die Heizelemente basierend auf definierbaren Kriterien sequentiell anund ausgeschaltet werden.

[0015] Um die Erwärmung des Fluids zu beschleunigen und eine bauraumsparende Konstruktion der Warmfluidbereitstellungseinrichtung zu erreichen, ist denkbar, dass die Heizelemente an einer Außenseite einer Behälterwandung, insbesondere vollständig entlang eines Behälterumfangs, angeordnet sind und/oder dass die Heizelemente zumindest teilweise als Dickschicht-Heizelemente ausgebildet sind. Durch eine derartige Ausbildung der Heizelemente kann das Fluid über eine besonders große Wirkfläche erwärmt werden.

[0016] Der Begriff "sequentiell" ist im weitesten Sinne zu verstehen und bezieht sich, insbesondere in den Ansprüchen, vorzugsweise in der Beschreibung auf einen Betrieb der Heizelemente, wobei die Heizelemente zeitlich nacheinander betrieben werden und wobei stets nur eines der Heizelemente eingeschaltet ist, während das oder die übrigen Heizelemente ausgeschaltet sind. Alternativ ist es auch denkbar, beim Umschalten von einem auf das andere Heizelement, die Heizleistung des einen Heizelements in dem Maße zu verringern, wie die Heizleistung des anderen Heizelements erhöht wird. Mit anderen Worten wird ein kontinuierlicher Übergang der Heizleistung insgesamt von dem einen auf das andere Heizelement ermöglicht.

[0017] Der Begriff "entlang der Behältererstreckung" ist im weitesten Sinne zu verstehen und bezieht sich, insbesondere in den Ansprüchen, vorzugsweise in der Beschreibung auf eine zeitliche Reihenfolge, in der die Heizelemente betrieben werden, wobei die zeitliche Reihenfolge mit der örtlichen Reihenfolge der Anordnung der Heizelemente entlang der Behältererstreckung korrespondiert. Die örtliche Reihenfolge kann dabei auf die Anordnung der Heizelemente vom Einlass in Richtung des Auslasses oder vom Auslass in Richtung des Einlasses bezogen sein.

[0018] Der Begriff "Heißwasser" ist im weitesten Sinne zu verstehen und bezieht sich, insbesondere in den Ansprüchen, vorzugsweise in der Beschreibung auf Wasser, welches eine Temperatur von mindestens 90°C, insbesondere mindestens 95°C, und/ oder Siedetemperatur aufweist.

[0019] Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.

[0020] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird ein Betrieb der Heizelemente durch eine Steuereinrichtung basierend auf einer Fluidtemperatur geregelt. Dadurch wird ein automatisierter Betrieb der Heizelemente mit einer Regelung ermöglicht, wobei das Fluid zuverlässig auf eine definierbare Temperatur erwärmt werden kann. Zudem kann die Betriebssicherheit erhöht werden, da beispielsweise eine Erwärmung des Fluids über eine kritische Temperatur vermieden wird.

[0021] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Fluidtemperatur durch zumindest einen an und/oder im Behälter angeordneten Temperatursensor erfasst, vorzugsweise wobei jedem einem Heizelement zugeordneten Behälterabschnitt zumindest ein Temperatursensor zugeordnet ist. Eine Anordnung an und/oder im Behälter ermöglicht es, die Fluidtemperatur mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen. Durch die Zuordnung von Temperatursensoren zu Behälterabschnitten kann ferner jedes Heizelement in Abhängigkeit einer Fluidtemperatur eines Teils des Fluids in dem entsprechenden Behälterabschnitt ein- und ausgeschaltet werden. Beispielsweise ist denkbar, dass jedes Heizelement so lange betrieben wird, bis eine definierte Zielfluidtemperatur des zugehörigen Behälterabschnitts erreicht ist und sodann ausgeschaltet wird. Somit kann die Genauigkeit der Regelung weiter erhöht werden und das Fluid zuverlässig auf eine gewünschte Temperatur erwärmt werden.

[0022] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Bereitstellen von Fluid ein Bereitstellen einer stationären Vorhaltefluidmenge im Behälter, vorzugsweise wobei die Vorhaltefluidmenge durch die Heizelemente beginnend mit dem höchstgelegenen Heizelement erwärmt wird. Vorteil hiervon ist, dass eine kontinuierliche Verfügbarkeit von erwärmtem Fluid in dem Behälter bereitgestellt wird. Die Vorhaltefluidmenge wird bei einem geschlossenen Auslass im Behälter bereitgestellt und erwärmt. Bei Bedarf kann dann direkt erwärmtes Fluid bereitgestellt werden, sodass Wartezeiten vermieden werden. Bei einer Erwärmung beginnend mit dem höchstgelegenen Heizelement entsteht eine Schichtung des Fluids. Wird das in dem dem höchstgelegenen Heizelement zugeordneten Behälterabschnitt befindliche Fluid erwärmt, bleibt Fluid in dem einen oder den mehreren darunterliegenden Behälterabschnitten zunächst kalt. Nach Erreichen einer Zielfluidtemperatur im obersten Behälterabschnitt wird das höchstgelegene Heizelement ausgeschaltet und das unmittelbar darunterliegende Heizelement eingeschaltet. Dieser Vorgang setzt sich sequentiell bis zu dem letzten Heizelement fort. Dies bietet den Vorteil, dass am Auslass sehr schnell erwärmtes Fluid verfügbar ist. Der Behälter kann derart ausgebildet und anordenbar sein, dass der Auslass oberhalb des Einlasses positioniert ist, vorzugsweise wobei die Behältererstreckung parallel zur Vertikalen verläuft.

[0023] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Bereitstellen von Fluid ein Bereitstellen eines Fluidflusses durch den Behälter, vorzugsweise wobei das durchfließende Fluid durch die Heizelemente beginnend mit dem dem Einlass nächstliegenden Heizelement erwärmt wird. Mittels eines Fluidflusses durch den Behälter, das heißt vom Einlass zum Auslass und durch diesen hindurch, kann kontinuierlich erwärmtes Fluid bereitgestellt werden. Wird dabei das Fluid beginnend mit dem dem Einlass nächstliegenden Heizelement erwärmt, kann ein erster Teil des durchfließenden Fluids auf eine besonders hohe Temperatur erwärmt werden. In dem Fall, dass bereits eine erwärmte Vorhaltefluidmenge im Behälter vorliegt und diese Vorhaltefluidmenge durch Bereitstellen des Fluidflusses durch den Auslass ausgegeben wird, kann unmittelbar anschließend an die Ausgabe der Vorhaltefluidmenge eine weitere auf die gleiche Temperatur erwärmte Fluidmenge ausgegeben werden.

[0024] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind drei Heizelemente angeordnet, wobei das durchfließende Fluid abschnittsweise je Heizelement auf eine Fluidtemperatur zwischen 40°C und 50°C, vorzugsweise von 47°C, in einem ersten Behälterabschnitt, zwischen 70°C und 80°C, vorzugsweise von 73°C, in einem zweiten Behälterabschnitt, und zwischen 90°C und 100°C, vorzugsweise von 100°C, in einem dritten Behälterabschnitt erwärmt wird. Durch eine solche stufenweise Erwärmung des Fluids, insbesondere von Wasser, kann die Zeit bis zum Erreichen der Zieltemperatur zwischen 90°C und 100°C, vorzugsweise von 100°C, reduziert werden.

[0025] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird eine Durchflussmenge des Fluidflusses durch eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit einer Fluidtemperatur geregelt. Vorteil hiervon ist, dass sichergestellt werden kann, dass das Fluid stets mit der gewünschten Temperatur ausgegeben wird. Ist die gewünschte Temperatur bei einer gegebenen Durchflussmenge nicht erreichbar, beispielsweise da die maximale Heizleistung der Heizelemente bereits erreicht ist, kann die Durchflussmenge reduziert werden. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Fluidtemperatur durch die Steuereinrichtung in Abhängigkeit der Durchflussmenge des Fluidflusses geregelt wird. Dabei kann die Steuereinrichtung eine Heizleistung der Heizelemente steuern.

[0026] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Fluidfluss mittels eines Ventils, insbesondere eines regelbaren Ventils, gesteuert. Somit kann die Durchflussmenge präzise, insbesondere durch die Steuereinrichtung, gesteuert werden.

[0027] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird dem Behälter und/oder einem dem Auslass nachgeordneten Fluidführungsabschnitt zusätzlich Kaltfluid separat vom Einlass zugeführt. Daran ist vorteilhaft, dass auf einfache Weise und schnell die Fluidtemperatur durch Zumischung von Kaltfluid beeinflusst werden kann.

[0028] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Behälter eine zylindrische Form auf, vorzugsweise wobei ein Verhältnis eines Behälterdurchmessers zu einer Behälterhöhe mindestens 0,1 und maximal 1,0, insbesondere mindestens 0,2 und maximal 0,6, vorzugsweise mindestens 0,2 und maximal 0,4, beträgt. Infolge einer derartigen Ausgestaltung weist der Behälter eine besonders große Umfangsfläche im Verhältnis zum Behälterdurchmesser auf, wodurch Fluid, insbesondere durch an der Umfangsfläche angeordnete Heizelemente, besonders effektiv und schnell erwärmt werden kann. Der Behälterdurchmesser kann zwischen 10 mm und 200 mm, insbesondere zwischen 50 mm und 120 mm, vorzugsweise zwischen 70 mm und 100 mm, insbesondere vorzugsweise 85 mm, betragen. Der Behälter kann aus einem Material umfassend Metall, insbesondere Edelstahl, hergestellt sein.

[0029] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist jedes Heizelement eine Heizleistung von mindestens 3 kW und vorzugsweise von maximal 3,68 kW, auf. Dadurch kann jedes Heizelement einfach über einen üblichen Hausstromanschluss betrieben werden.

[0030] Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der dazugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

[0031] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

[0032] Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.

[0033] Dabei zeigen

Fig. 1

in schematischer, geschnittener Darstellung eine Heißwasserbereitstellungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Seitenansicht, und

Fig. 2

Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

[0034] Die Figur 1 zeigt in schematischer, geschnittener Darstellung eine Heißwasserbereitstellungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer räumlichen Ansicht.

[0035] Die in Figur 1 gezeigte Heißwasserbereitstellungseinrichtung 100 weist einen Behälter 1 aus Edelstahl zur Aufnahme von Wasser mit einem Deckel 2 und einem Boden 3 auf. Im Bereich des Bodens 3 ist ein Einlass 4 angeordnet und im Bereich des Deckels 2 ist ein Auslass 5 angeordnet. Der Auslass 5 ist somit oberhalb des Einlasses 4 positioniert. An einer Außenseite einer Behälterwandung 6 sind ein erstes Heizelement 7a, ein zweites Heizelement 7b und ein drittes Heizelement 7c jeweils in Form eines Dickschicht-Heizelementes angeordnet, wobei die Heizelemente 7a, 7b, 7c entlang einer Behältererstreckung 8 zwischen dem Ein- und Auslass 4, 5 voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Heizelemente 7a, 7b, 7c erstrecken sich jeweils im Wesentlichen vollständig entlang des Behälterumfangs und sind jeweils einem Behälterabschnitt, nämlich einem ersten Behälterabschnitt 9a, einem zweiten Behälterabschnitt 9b und einem dritten Behälterabschnitt 9c, zuordenbar. Jedes Heizelement 7a, 7b, 7c weist eine Heizleistung von etwa 3 kW auf.

[0036] Der Behälter 1 hat eine zylindrische Form mit einer Behälterhöhe 10 von 290 mm und einem Behälterdurchmesser 11 von 85 mm. Damit weist der Behälter 1 ein Innenvolumen von etwa 1,5 I und ein Verhältnis des Behälterdurchmessers 11 zu der Behälterhöhe 10 von 0,29 auf.

[0037] Zur Erfassung der Fluidtemperatur sind mehrere Temperatursensoren 12a, 12b, 12c an der Behälterwandung 6 angeordnet, wobei jedem Behälterabschnitt 9a, 9b, 9c einer der drei Temperatursensoren 12a, 12b, 12c zugeordnet ist. Zudem ist zum Steuern eines Fluidflusses durch den Behälter 1 ein regelbares Ventil 13 dem Auslass 5 fluidisch nachgeschaltet angeordnet.

[0038] Ferner weist die Heißwasserbereitstellungseinrichtung 100 eine Steuereinrichtung 14 auf, wobei die Heizelemente 7a, 7b, 7c zum Erwärmen des Wassers sequentiell entlang der Behältererstreckung 8 mittels der Steuereinrichtung 14 betreibbar sind. Die Steuereinrichtung 14 ist zudem dazu ausgebildet, den Betrieb der Heizelemente 7a, 7b, 7c und über eine Steuerung des Ventils 13 die Durchflussmenge des Fluidflusses in Abhängigkeit der durch die Temperatursensoren 12a, 12b, 12c erfassten Fluidtemperaturen zu regeln. Dazu sind die Heizelemente 7a, 7b, 7c, das Ventil 13 und die Temperatursensoren 12a, 12b, 12c über elektrische Leitungen 15 mit der Steuereinrichtung 14 verbunden. Grundsätzlich ist denkbar, dass zumindest ein Teil der Einheiten 7a, 7b, 7c; 12a, 12b, 12c; 13 kabellos mit der Steuereinrichtung 14 verbunden ist.

[0039] Die Figur 2 zeigt Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

[0040] Nachfolgend wird die Durchführung des Verfahrens mit der Heißwasserbereitstellungseinrichtung 100 gemäß der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform beschrieben.

[0041] In einem ersten Schritt S1 wird der gesamte Behälter 1 mit einer stationären Vorhaltefluidmenge von 1,5 I Wasser über den Einlass 4 gefüllt. Dabei ist der Auslass 5 des Behälters 1 geschlossen. Das über den Einlass 4 einlaufende Wasser kann etwa 20°C aufweisen.

[0042] Die Vorhaltefluidmenge wird in einem Schritt S2 bis auf 100°C erwärmt, wobei die Heizelemente 7a, 7b, 7c sequentiell entlang der Behältererstreckung 8 beginnend mit dem höchstgelegenen Heizelement, das heißt mit dem dritten Heizelement 7c, betrieben werden. Dazu wird das dritte Heizelement 7c eingeschaltet und das im dritten Behälterabschnitt 9c befindliche Wasser bis auf 100°C erwärmt. Sobald durch den Temperatursensor 12c eine Temperatur von 100°C erfasst wird, wird das dritte Heizelement 7c ausgeschaltet und das zweite Heizelement 7b eingeschaltet. Durch das zweite Heizelement 7b wird sodann das im zweiten Behälterabschnitt 9b befindliche Wasser bis auf 100°C erwärmt. Anschließend wird das zweite Heizelement 7b ausgeschaltet und das erste Heizelement 7a eingeschaltet, um das restliche, im ersten Behälterabschnitt 9a befindliche Wasser bis auf 100°C zu erwärmen. Mithilfe der Temperatursensoren 12b, 12a wird auch jeweils das Erreichen der Zieltemperaturen des zweiten und ersten Behälterabschnitts 9b, 9a überwacht.

[0043] In einem nächsten Schritt S3 wird das auf 100°C erwärmte Heißwasser der Vorhaltefluidmenge durch Bereitstellen eines Fluidflusses durch den Auslass 5 ausgegeben. Dabei wird das Ventil 13 durch die Steuereinrichtung 14 derart angesteuert, dass der Fluidfluss durch das Ventil 13 mit einer Durchflussmenge von 1,6 I/min freigegeben wird. Gleichzeitig fließt nicht erwärmtes Kaltwasser durch den Einlass in den Behälter und durch den Behälter hindurch zum Auslass.

[0044] In einem Schritt S4 wird das durchfließende Kaltwasser erwärmt, wobei die Heizelemente 7a, 7b, 7c sequentiell entlang der Behältererstreckung 8 beginnend mit dem dem Einlass nächstliegenden Heizelement, das heißt mit dem ersten Heizelement 7a, betrieben werden. Ein erster Teil des durchfließenden Kaltwassers wird mittels des ersten Heizelements 7a im ersten Behälterabschnitt 9a auf 47°C, sodann mittels des zweiten Heizelements 7b im zweiten Behälterabschnitt 9b auf 73°C und zuletzt mittels des dritten Heizelements 7c im dritten Behälterabschnitt 9c auf 100°C erwärmt. Mithilfe der Temperatursensoren 12a, 12b, 12c wird jeweils das Erreichen der Zieltemperaturen je Behälterabschnitt 9a, 9b, 9c überwacht. Somit können unmittelbar im Anschluss an die Ausgabe von 1,5 I Heißwasser, das heißt der Vorhaltefluidmenge, weitere 0,5 I Heißwasser über den Auslass 5 bereitgestellt werden.

[0045] In einem Schritt S5 wird nach der Ausgabe der 2 I Heißwasser die Durchflussmenge auf etwa 0,5 I/min reduziert. Bei dieser Durchflussmenge wird das Wasser durch das dritte Heizelement 7c auf 100°C erwärmt, sodass weiter ein konstanter Fluss Heißwasser über den Auslass 5 bereitgestellt wird.

[0046] Zusammenfassend kann zumindest eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zumindest eines der folgenden Merkmale aufweisen und/oder kann zumindest einen der folgenden Vorteile bereitstellen:

• Verkürzung der Zeit zur Erwärmung des Fluids.
• Reduzierung von Wärmeverlusten.
• Erhöhung der Ausgabemenge erwärmten Fluids.
• Erhöhung der Durchflussmenge bei der Ausgabe erwärmten Fluids.
• Automatisierter Betrieb.
• Erhöhung der Betriebssicherheit.
• Erhöhung der Mess- und Regelgenauigkeit.

[0047] Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.

Bezugszeichenliste

[0048] 

1

Behälter

2

Deckel

3

Boden

4

Einlass

5

Auslass

6

Behälterwandung

7a, 7b, 7c

Heizelement

8

Behältererstreckung

9a, 9b, 9c

Behälterabschnitt

10

Behälterhöhe

11

Behälterdurchmesser

12a, 12b, 12c

Temperatursensor

13

Ventil

14

Steuereinrichtung

15

Elektrische Leitung

100

Heißwasserbereitstellungseinrichtung

S1-S5

Schritte des Verfahrens

Ansprüche

1. Verfahren zum Bereitstellen eines Fluids, insbesondere von Heißwasser, mit einer Warmfluidbereitstellungseinrichtung (100), insbesondere einer Heißwasserbereitstellungseinrichtung (100), umfassend

einen Behälter (1) zur Aufnahme von Fluid mit einem Einlass (4) und einem Auslass (5), und

eine Heizvorrichtung mit mehreren, vorzugsweise drei, Heizelementen (7a, 7b, 7c), wobei die Heizelemente (7a, 7b, 7c) an und/oder in dem Behälter (1) sowie entlang einer Behältererstreckung (8) zwischen dem Ein- und Auslass (4, 5) voneinander beabstandet angeordnet sind,

umfassend die Schritte:

- Bereitstellen (S1, S3) von Fluid, insbesondere Kaltwasser, im Behälter (1) über den Einlass (4);

- Erwärmen (S2, S4) des Fluids, wobei die Heizelemente (7a, 7b, 7c) sequentiell entlang der Behältererstreckung (8) betrieben werden; und

- Bereitstellen (S3) des erwärmten Fluids, insbesondere Heißwasser, über den Auslass (5).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrieb der Heizelemente (7a, 7b, 7c) durch eine Steuereinrichtung (14) basierend auf einer Fluidtemperatur geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidtemperatur durch zumindest einen an und/oder im Behälter (1) angeordneten Temperatursensor (12a, 12b, 12c) erfasst wird, vorzugsweise wobei jedem einem Heizelement (7a, 7b, 7c) zugeordneten Behälterabschnitt (9a, 9b, 9c) zumindest ein Temperatursensor (12a, 12b, 12c) zugeordnet ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen von Fluid ein Bereitstellen (S1) einer stationären Vorhaltefluidmenge im Behälter (1) umfasst, vorzugsweise wobei die Vorhaltefluidmenge durch die Heizelemente (7a, 7b, 7c) beginnend mit dem höchstgelegenen Heizelement (7c) erwärmt wird (S2).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen von Fluid ein Bereitstellen (S3) eines Fluidflusses durch den Behälter (1) umfasst, vorzugsweise wobei das durchfließende Fluid durch die Heizelemente (7a, 7b, 7c) beginnend mit dem dem Einlass (4) nächstliegenden Heizelement (7a) erwärmt wird (S4).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass drei Heizelemente (7a, 7b, 7c) angeordnet sind, wobei das durchfließende Fluid abschnittsweise je Heizelement (7a, 7b, 7c) auf eine Fluidtemperatur

zwischen 40°C und 50°C, vorzugsweise von 47°C, in einem ersten Behälterabschnitt (9a),

zwischen 70°C und 80°C, vorzugsweise von 73°C, in einem zweiten Behälterabschnitt (9b), und

zwischen 90°C und 100°C, vorzugsweise von 100°C, in einem dritten Behälterabschnitt (9c) erwärmt wird (S4).

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchflussmenge des Fluidflusses durch eine Steuereinrichtung (14) in Abhängigkeit einer Fluidtemperatur geregelt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidfluss mittels eines Ventils (13), insbesondere eines regelbaren Ventils (13), gesteuert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Behälter (1) und/oder einem dem Auslass (5) nachgeordneten Fluidführungsabschnitt zusätzlich Kaltfluid separat vom Einlass (4) zugeführt wird.

10. Warmfluidbereitstellungseinrichtung (100), insbesondere eine Heißwasserbereitstellungseinrichtung (100), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend

einen Behälter (1) zur Aufnahme von Fluid mit einem Einlass (4) und einem Auslass (5), und

eine Heizvorrichtung mit mehreren, vorzugsweise drei, Heizelementen (7a, 7b, 7c),

wobei die Heizelemente (7a, 7b, 7c) an und/oder in dem Behälter (1) sowie entlang einer Behältererstreckung (8) zwischen dem Ein- und Auslass (4, 5) voneinander beabstandet angeordnet sind,

wobei die Heizelemente (7a, 7b, 7c) zum Erwärmen des Fluids sequentiell entlang der Behältererstreckung (8) mittels einer Steuereinrichtung (14) betreibbar sind.

11. Warmfluidbereitstellungseinrichtung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) eine zylindrische Form aufweist, vorzugsweise wobei ein Verhältnis eines Behälterdurchmessers (11) zu einer Behälterhöhe (10) mindestens 0,1 und maximal 1,0, insbesondere mindestens 0,2 und maximal 0,6, vorzugsweise mindestens 0,2 und maximal 0,4, beträgt.

12. Warmfluidbereitstellungseinrichtung (100) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Heizelement (7a, 7b, 7c) eine Heizleistung von mindestens 3 kW und vorzugsweise von maximal 3,68 kW aufweist.

13. Sanitärarmatursystem, umfassend eine Sanitärarmatur und zumindest eine mit der Sanitärarmatur fluidisch verbundene Warmfluidbereitstellungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 12.

Zeichnung