DE102004042469B4

DE102004042469B4 - heating block

Info

Publication number: DE102004042469B4
Application number: DE102004042469A
Authority: DE
Inventors: Werner Holz
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 2004-09-02
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2012-08-23
Anticipated expiration: 2024-09-03
Also published as: DE102004042469A1

Abstract

Heizblock für einen elektrischen Durchlauferhitzer, der an ein Stromnetz angeschlossen ist, und — einen Kanäle in Form von Heizkanälen a, einer Vorschaltstrecke b und einer Nachschaltstrecke c aufweisenden Körper aus einem elektrischen Isolator sowie — in den Heizkanälen a unmittelbar vom Wasser umspült angeordnete Heizkörper HK1, HK2, HK3, HK4 umfasst, wobei — jeweils ein Heizkanal a mit je einem der Kanäle der Vorschaltstrecke b oder einem der Kanäle der Nachschaltstrecke c oder — je ein Kanal der Vorschaltstrecke b mit je einem Kanal der Nachschaltstrecke durch Potentialausgleichsstrecken d verbunden sind.Heating block for an electric instantaneous water heater which is connected to a power supply, and - a body in the form of heating channels a, an upstream section b and a downstream section c comprising a body made of an electrical insulator and - in the heating channels a, radiators HK1 directly surrounded by water, HK2, HK3, HK4, wherein - a heating channel a is connected to one of the channels of the upstream section b or one of the channels of the downstream section c or - one channel of the upstream section b is connected to one channel of the downstream section by equipotential bonding sections d.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Heizblock für einen elektrischen Durchlauferhitzer, der an ein Stromnetz angeschlossen ist, und einen Kanäle in Form von Heizkanälen a, einer Vorschaltstrecke b und einer Nachschaltstrecke c aufweisenden Körper aus einem elektrischen Isolator sowie in den Heizkanälen a unmittelbar vom Nasser umspült angeordnete Heizkörper umfasst.The present invention relates to a heating block for an electric water heater, which is connected to a power grid, and a channels in the form of heating channels a, a Vorschaltstrecke b and a Nachschaltstrecke c having body of an electrical insulator and in the heating channels a directly surrounded by the wet arranged Radiator includes.

Ein Körper aus einem elektrischen Isolatormaterial, der mit elektrischen Heizkörpern in unmittelbaren Kontakt mit durch die Strömungswege fließendem Wasser bestückt ist, wird als Heizblock bezeichnet. Bei den elektrischen Heizkörpern kann es sich um Dickschicht, PTC- oder Keramikelemente handeln, aber in an sich bekannter Weise auch um blanke Drähte, die unisoliert in direktem Kontakt mit dem zu erwärmenden Wasser stehen. Letzte werden auch als Blankdraht-Heizkörper bezeichnet.A body of an electrical insulator material equipped with electric heaters in direct contact with water flowing through the flow paths is called a heating block. The electric radiators may be thick-film, PTC or ceramic elements, but in a manner known per se also bare wires which are uninsulated in direct contact with the water to be heated. Last are also referred to as bare-wire radiators.

Ein Heizblock stellt das Herzstück eines jeden elektrischen Durchlauferhitzers dar, wie er in bekannter Weise an einem Stromnetz betrieben wird, das ein Einphasennetz sein kann, vorzugsweise aber ein Dreiphasensystem ist. In den Heizblock wird an einem Wassereinlauf Kaltwasser aus dem öffentlichen Netz zugeführt und an einem Wasserauslauf Warmwasser in gewünschter Menge bei einer einstellbaren Wassertemperatur entnommen. Zur Schaffung eines Gesamt-Wasserpfades einer für eine elektrische Erwärmung des Wassers ausreichenden Länge ist dabei bekannt, im Heizblock Durchflussstrecken bzw. Strömungswege als Teilstrecken oder Kanäle auszubilden, die miteinander durch Umlenkungen derart verbunden sind, dass sie vom aufzuheizenden Wasser mäandernd durchflossen werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Heizblock selber auch bei einer langen Gesamt-Durchflussstrecke für das zu erwärmende Wasser insgesamt räumlich nicht zu groß baut.A heating block is at the heart of any electric instantaneous water heater, as it is operated in a known manner on a power grid, which may be a single-phase network, but preferably is a three-phase system. Cold water from the public network is fed into the heating block at a water inlet and hot water in the desired quantity at an adjustable water temperature is taken from a water outlet. In order to create an overall water path of a length sufficient for electrical heating of the water, it is known to form flow paths or flow paths as partial sections or channels in the heating block, which are interconnected by deflections in such a way that they meander through the water to be heated. This ensures that the heating block itself does not build too large, even with a long total flow distance for the water to be heated.

In einem jeweiligen Netz von Teildurchflussstrecken bzw. Strömungswegen eines isolierenden Heizblocks werden dann i. d. R. mindestens drei Heizkörper angeordnet, die als Blankdraht-Heizkörper ausgeführt und mit dem versorgenden Dreiphasensystem verbunden sind. Eine jeweilige Verschaltung ist in dem Heizblock so gewählt, dass ein so ausgebildetes elektrisches Heizsystem auch im direkten Kontakt mit dem leitfähigen Wasser mindestens zu den üblicherweise metallischen Anschlüssen für Wassereinlauf und Wasserauslauf hin im Wesentlichen geringe Ausgleichsströme aufweist. An den Außenanschlüssen des Heizblocks anliegendes Potential birgt zusammen mit fließenden Ausgleichsströmen ein erhebliches Gefährdungsrisiko, da eine solche Anordnung unter Umständen für Anwender eine Berührungsgefährdung darstellen kann. In jedem Fall rufen fließende Ausgleichsströme Korrosion an metallischen Körpern hervor. Hierdurch können verfrühte Ausfälle von Heizkörpern, aber auch Undichtigkeiten am Heizblock des Durchlauferhitzers selber, oder am zuführenden Wasserleitungssystem und mithin Wasserschäden hervorgerufen werden.In a respective network of partial flow paths or flow paths of an insulating heating block i. d. R. arranged at least three radiators, which are designed as a bare-wire radiator and connected to the supplying three-phase system. A respective interconnection is selected in the heating block so that an electrical heating system designed in this way also has substantially low equalizing currents even in direct contact with the conductive water, at least to the usually metallic connections for water inlet and water outlet. Potential applied to the external connections of the heating block, together with flowing equalizing currents, present a considerable risk of danger, since such an arrangement can under certain circumstances pose a danger to the user's contact. In any case, flowing equalizing currents cause corrosion on metallic bodies. As a result, premature failures of radiators, but also leaks in the heating block of the water heater itself, or at the supplying water supply system and thus water damage can be caused.

Aus DE 100 03 042 A1 ist ein elektrischer Durchlauferhitzer bekannt, bei dem das in der nachgeschalteten Verrohrung anstehende Wasser in den Vorwärmbetrieb mit einbezogen ist. Vor und hinter einem Heizkörper sind unbeheizte Kanäle angeordnet, die als Vorschalt-Widerstandsstrecken dienen, das heißt der elektrische Widerstand ist so hoch, dass elektrische Spannungen, die zwangsläufig an den Heizkörpern anstehen, soweit abgebaut werden, dass ein gefährlicher Strom nicht mehr entsteht.Out DE 100 03 042 A1 an electric instantaneous water heater is known, in which the pending in the downstream piping water is included in the preheating. Before and behind a radiator unheated channels are arranged, which serve as a Vorschalt-resistance paths, that is, the electrical resistance is so high that electrical voltages that are inevitable pending on the radiators, as far as reduced, that a dangerous current is no longer produced.

Aus DE 296 11 315 U1 ist ein Durchlauferhitzer bekannt, bei dem unmittelbar im Wasser Heizwendeln liegen, die mittels Anschlussbolzen an ein Drehstromnetz angeschlossen sind. Elektrische Wasserstrecken bilden Widerstandskanäle die den Heizwendeln vor- und nachgeschaltet sind.Out DE 296 11 315 U1 is known as a water heater, in which heating coils lie directly in the water, which are connected by means of connecting bolts to a three-phase network. Electrical water lines form resistance channels that are upstream and downstream of the heating coils.

Aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtungen zur elektrischen Warmwassererzeugung werden den vorstehend genannten Anforderungen nur bedingt gerecht. So stellen Ausgleichsströme insbesondere bei Störungen in einem Durchlauferhitzer immer noch ein erhebliches Problem dar. Derartige Störungen treten insbesondere bei Ausfall eines Heizstabes infolge von Korrosion und/oder Verkalkung auf, können sich jedoch auch bei Abschaltung mindestens eines Heizkörpers als Maßnahme zur Regulierung der elektrischen Heizleistung ergeben.Known from the prior art devices for electric hot water production meet the above requirements only partially. Thus, compensation currents are still a considerable problem, especially in the event of faults in a water heater. Such faults occur in particular in the event of failure of a heating element as a result of corrosion and / or calcification, but can also result when switching off at least one radiator as a measure to regulate the electric heating power ,

Neben den vorstehend angedeuteten Sicherheitsaspekten weisen bekannte Vorrichtungen einen relativ hohen Fliessdruckverlust auf, der sich insbesondere schon aufgrund einer großen internen Länge der in dem betreffenden Heizblock insgesamt zu durchlaufenden Durchflussstrecke. Je nach Einsatzort, Einbausituation und Nutzungszeit können bei bekannten elektrischen Warmwasserbereitern damit Beeinträchtigungen ihrer Gebrauchstauglichkeit dahingehend auftreten, dass ein zur Verfügung stehender Wasserdruck am Wassereinlauf aufgrund der geräteinternen Fliessdruckverluste nicht mehr ausreicht, um am Warmwasserauslauf einen von einem Anwender gewünschten Warmwasser-Volumenstrom bereitstellen zu können. So kann beispielsweise in einem oberen Stockwerk eines Hochhauses in einer Phase regen Wasserverbrauches im gesamten Haus der Fall eintreten, dass eine zeitlich zur Verfügung stehende Menge an elektrisch erheiztem Wasser zum Duschen nicht mehr ausreicht.In addition to the above-indicated safety aspects, known devices have a relatively high flow pressure loss, which in particular already due to a large internal length of the total in the relevant heating block to be traversed flow path. Depending on the place of use, installation situation and time of use may occur in known electric water heaters impairing their serviceability to the effect that an available water pressure at the water inlet due to the device internal flow pressure losses is no longer sufficient to provide a hot water flow at the hot water outlet desired by a user can. Thus, for example, occur in an upper floor of a high-rise in a phase of rain water consumption throughout the house of the case that a time available amount of electrically heated water for showering is no longer sufficient.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Heizblock für elektrische Durchlauferhitzer zu schaffen, der einen vergleichsweise geringeren Fliessdruckverlust bei akzeptabeler Betriebszuverlässigkeit und Gebrauchstauglichkeit aufweist. It is therefore an object of the present invention to provide a heating block for electric water heater, which has a relatively lower flow pressure loss with acceptable operating reliability and serviceability.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Demnach zeichnet sich ein erfindungsgemäßer Heizblock dadurch aus, dass zwischen einzelnen Kanälen des Heizblocks zusätzliche Potentialausgleichsstrecken vorgesehen sind.This object is achieved by the features of claim 1. Accordingly, an inventive heating block is characterized in that additional potential equalization paths are provided between individual channels of the heating block.

Zur Lösung der Aufgabe der Schaffung einer erhöhten Betriebszuverlässigkeit bei Verminderung eines Fließdruckverlustes durch einen elektrisch betriebenen Heizblock hindurch werden also im Heizblock intern konstruktive Maßnahmen ergriffen. Alternativ wären zu den Anschlüssen am Wassereinlauf und Warmwasserauslauf hin zusätzliche Vor- und Nachschaltstrecken vorzusehen, die durch ihre Wassersäulen zusätzliche ohmsche Widerstände gebildet hätten. Diese Maßnahme hätte jedoch eine Gesamtdurchflussstrecke in dem Heizblock ohne Verbesserung eines Wärmeabtransports erhöht, so dass in nachteiliger Weise ebenfalls der Fließdruckverlust noch erhöht worden wäre.To solve the task of creating an increased operational reliability while reducing a flow pressure loss through an electrically operated heating block so internally constructive measures are taken in the heating block. Alternatively, additional upstream and downstream sections would have to be provided to the connections at the water inlet and hot water outlet, which would have formed additional ohmic resistances by their water columns. However, this measure would have increased a total flow distance in the heating block without improving heat removal, so that disadvantageously the flow pressure loss would have been increased.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die zusätzlichen Potentialausgleichsstrecken als Wasserstrecken, metallische Brücken oder Widerstandselemente jeweils mit ohmschem Widerstand ausgebildet, die zwischen einzelnen Kanälen des Heizblocks angeordnet sind. Damit werden durch eine Potentialausgleichsstrecke jeweils zwei Kanäle miteinander leitend verbunden, um ein internes Fließen von Ausgleichsströmen zu ermöglichen. So wird durch eine interne Lösung der Anteil von Ausgleichsströmen, die über die Anschlüsse am Wassereinlauf und Warmwasserauslauf abfließen, ganz wesentlich gesenkt.In a preferred embodiment, the additional potential equalization paths are formed as water paths, metallic bridges or resistance elements each with ohmic resistance, which are arranged between individual channels of the heating block. Thus, two channels are conductively connected to each other by a potential equalization path, to allow an internal flow of equalizing currents. Thus, an internal solution significantly reduces the amount of equalizing currents that flow out through the connections at the water inlet and hot water outlet.

Vorteilhafterweise sind die Potentialausgleichsstrecken als Anzapfungen der Heizkanäle zum Wasserzulauf und/oder Wasserablauf hin ausgebildet. Es sind damit also vorzugsweise nicht die Heizkanäle selber untereinander durch Potentialausgleichsstrecken verbunden, was u. a. das Fließen sehr hoher Ausgleichsströme hervorrufen könnte.Advantageously, the equipotential bonding lines are designed as taps of the heating channels to the water inlet and / or water outlet. So it is thus preferably not the heating channels themselves interconnected by equipotential bonding, what u. a. could cause the flow of very high equalizing currents.

Sind die Potentialausgleichsstrecken gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung so angeordnet, dass sie einen jeweiligen Heizkanal zu einer jeweils nächstgelegenen Vorschalt- oder Nachschaltstrecke verbinden, dann ergibt sich entsprechend der Zuordnung der Heizkörper in den Heizkanälen zu den entsprechenden Phasen des Dreiphasensystems vorteilhafterweise eine durch die Potentialausgleichsstrecken gebildete interne Sternschaltung. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Heizkörper in den Heizkanälen an den Phasen des Dreiphasensystems elektrisch in einer Dreiecksschaltung miteinander verschaltet, so dass durch die nun durch die Potentialausgleichsstrecken in dem Heizbock intern gebildete Sternschaltung eine wesentliche Verbesserung der elektrischen Eigenschaften an den Außenanschlüssen erzielt wird.If the equipotential bonding paths according to a preferred development of the invention arranged so that they connect a respective heating channel to a respective nearest Vorschalt- or Nachschaltstrecke, then resulting in accordance with the assignment of the radiator in the Heizkanälen to the corresponding phases of the three-phase system advantageously formed by the equipotential bonding internal star connection. In a preferred embodiment of the invention, the radiators in the heating channels on the phases of the three-phase system are electrically interconnected in a triangular circuit, so that a significant improvement in the electrical properties at the external terminals is achieved by the star circuit now internally formed by the equipotential bonding in the Heizbock.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Potentialausgleichsstrecken in einer Mittelebene des Heizblocks angeordnet. Diese Mittelebene steht senkrecht zu den Kanälen innerhalb des Heizblocks. Diese Ausführungsform birgt fertigungstechnische Vorteile in sich, da ein Heizkörper als Kunststoffelement aus zwei Hälften aufgebaut ist, die in einer Mittelebene abdichtend miteinander verbunden sind. Durch entsprechende Aussparungen in der Abdichtung zwischen den beiden Hälften des Heizblocks werden in sehr einfacher Art und Weise Kanäle für die Potentialausgleichsstrecken in der Mittelebene des Heizblocks geschaffen.In a development of the invention, the equipotential bonding lines are arranged in a center plane of the heating block. This median plane is perpendicular to the channels within the heating block. This embodiment has manufacturing advantages in itself, since a radiator is constructed as a plastic element of two halves, which are sealingly connected together in a median plane. By corresponding recesses in the seal between the two halves of the heating block channels for the equipotential bonding lines in the center plane of the heating block are created in a very simple manner.

Auf der Basis einer vier Heizkörper umfassenden Vorrichtung für ein Dreiphasensystem sind in einer Ausführungsform der Erfindung in dem Heizblock Blankdraht-Heizkörper vorgesehen, bei denen aufgrund des direkten Wasserkontaktes ein besonders starker Ausgleichsstromfluss anzunehmen ist. In dieser Form neigt eine derartige Vorrichtung auch zu starken Korrosionserscheinungen an den Heizkörpern. Aufgrund dieser Effekte wäre ohne Potential-ausgleichende Maßnahmen gemäß vorliegender Erfindung bei starker Ungleichgewicht der Belastung der einzelnen Heizkörper bereits nach kurzer Betriebsdauer mit einem Ausfall von mindestens einem Heizkörper zu rechnen, i. d. R. des am stärksten belasteten Heizkörpers. Also würde ein derartiges Gerät ohne erfindungsgemäße konstruktive Maßnahmen auch nur eine geringe Gebrauchstauglichkeit und mangelhafte Zuverlässigkeit im Dauerbetrieb aufweisen.On the basis of a device comprising four radiators for a three-phase system, in one embodiment of the invention in the heating block bare-wire radiators are provided, in which due to the direct water contact a particularly strong compensation current flow is assumed. In this form, such a device also tends to strong corrosion on the radiators. Due to these effects would be expected without potential-compensating measures according to the present invention in severe imbalance of the load of the individual radiator after a short period of operation with a failure of at least one radiator, i. d. R. of the most heavily loaded radiator. So would such a device without constructive measures according to the invention also have low usability and inadequate reliability in continuous operation.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei Heizkörper an einer Phase des Dreiphasensystems elektrisch in Reihe geschaltet. Zur Erhöhung der elektrischen Heizleistung bei Volllast wird einer der Heizwiderstände kurzgeschlossen. Hierzu kann ein externer Schalter vorgesehen sein.In a preferred embodiment of the invention, two radiators are electrically connected in series at one phase of the three-phase system. To increase the electric heating power at full load, one of the heating resistors is short-circuited. For this purpose, an external switch can be provided.

Eine sehr feine Abstufung in der elektrischen Heizleistung ist insbesondere bei einer Regelung der elektrischen Leistung in Form einer netzrückwirkungs- bzw. Flicker-armen elektronischen Pulspaket-Steuerung vorteilhaft umsetzbar. Als Referenz für bekannte Steuerungen wird an dieser Stelle vollumfänglich auf die Offenbarung der DE 36 01 555 A1 und der DE 197 28 333 A1 verwiesen.A very fine gradation in the electrical heating power is advantageously implementable, in particular in the case of a regulation of the electrical power in the form of a network-feedback or flicker-poor electronic pulse-packet control. As a reference for known controls is fully at this point on the disclosure of DE 36 01 555 A1 and the DE 197 28 333 A1 directed.

In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Potentialausgleichsstrecken einen Durchmesser von ca. 7–8 mm auf. Dahingegen werden die Heizkanäle mit einem Durchmesser von ca. 14 mm gefertigt, um in jedem Betriebsfall eine zum Abtransport der Heizleistung stets ausreichenden Volumenstrom zu garantieren. Im Falle von Dickschichtheizkörpern, die die Heizkanäle bilden und deren Rohr vom Wasser durchströmt ist, kann der Durchmesser in den Heizkanälen ähnlich oder gleich wie in den Vor- und Nachschaltstrecken bleiben, da sich kein Strömungwiderstand im Kanal befindet. Bei einem Ausführungsbeispiel in Anlehnung an das beschriebene Beispiel wäre der Innendurchmesser eines Dickschichtheizkörpers ca. 7–8 mm. Um die Ausgleichsstrecken bei der Verwendung von Dickschichtheizelementen aus einem außen mit einem Heizleitermaterial beschichtetem Rohr zu ermöglichen ist der Dickschichtheizkörper in einer Länge zweiteilig und im Bereich der Ausgleichsstrecken unterbrochen ausgeführt. In a development of the invention, the equipotential bonding lines have a diameter of approximately 7-8 mm. In contrast, the heating channels are made with a diameter of about 14 mm, in order to guarantee in each case of operation, a sufficient for the removal of the heating power sufficient flow. In the case of thick-film radiators, which form the heating channels and the tube is traversed by the water, the diameter in the heating channels can be similar or the same as in the upstream and downstream sections, as there is no flow resistance in the channel. In one embodiment based on the example described, the inner diameter of a thick-film heating element would be approximately 7-8 mm. In order to allow the compensation lines in the use of Dickschichtheizelementen from a coated externally with a Heizleitermaterial tube of Dickschichtheizkörper is executed in a length of two parts and interrupted in the region of the equalization paths.

Zur weiteren Begrenzung von Ableitströmen sind im Heizblock vor dem Wassereinlauf und dem Warmwasserauslauf jeweils drei Vorlaufstrecken und Nachlaufstrecken vorgesehen. Diese Wasserstrecken bilden Vorlauf- und Nachlaufwiderstände, die elektrische Ableitströme über die Wasserein- und -auslaufstücke insbesondere in das metallisch leitende Rohrleitungsnetz eines öffentlichen Wasserversorgungssystems hinein auch im Störungsfall auf Werte unter 5 mA beschränken. Diese Bedingung ist also auch bei ungleichmäßiger Belastung der Phasen und insbesondere im Störungsfall einzuhalten, also insbesondere beim Ausfall eines oder mehrerer der Heizkörper. In diesem Fall kann sich elektrisch in einem jeweils verbliebenden Teil der vorgeschlagenen Schaltungsanordnung keine Addition der Phasen mehr ergeben, die als Ergebnis nahezu einen Null-Wert hervorbringt. Gerade im Störungsfall ist es damit wichtig, derartige nach außen hin strombegrenzende Ableitstrecke vorzusehen.To further limit leakage currents, three flow paths and overrun sections are provided in the heating block in front of the water inlet and the hot water outlet. These water lines form leading and trailing resistors, which limit electrical leakage currents via the water inlet and outlet pieces, in particular into the metallically conductive pipeline network of a public water supply system, even in the event of a fault to values below 5 mA. This condition is therefore to be observed even with uneven loading of the phases and in particular in case of failure, so in particular in case of failure of one or more of the radiator. In this case, in each remaining part of the proposed circuit arrangement, no additional addition of the phases can result, which as a result produces almost a zero value. Especially in case of failure, it is therefore important to provide such outward current-limiting discharge path.

Vorzugsweise sind diese ohmschen Vorlauf- und Nachlaufwiderstände durch weitgehend identische Ausbildung der Vorlauf- und Nachlaufstrecken mit nahezu 100 kΩ im Wesentlichen gleich groß. In einer Ausführungsform der Erfindung weisen auch diese Vorlauf- und Nachlaufstrecken jeweils einen Durchmesser von ca 7–8 mm auf.Preferably, these ohmic leading and trailing resistors by substantially identical design of the supply and overrun sections with almost 100 kΩ are substantially equal. In one embodiment of the invention, these leading and trailing sections each have a diameter of about 7-8 mm.

Nachfolgend werden weitere Vorteile und Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:Below, further advantages and embodiments of a device according to the invention are described with reference to exemplary embodiment with reference to the drawing. Show it:

1: einen schematischen Schnitt in vertikaler Richtung durch eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Heizblocks; 1 a schematic section in the vertical direction through a schematic diagram of a heating block according to the invention;

2: eine Schnittdarstellung einer horizontalen Ebene A-A der Anordnung von 1; 2 FIG. 3 is a sectional view of a horizontal plane AA of the arrangement of FIG 1 ;

3: eine skizzierte Zuordnung elektrischer Widerstände entsprechend der Darstellung von 1; 3 a sketched assignment of electrical resistances according to the representation of 1 ;

4: ein elektrisches Ersatzschaltbild zur Darstellung der elektrischen Gegebenheiten zwischen Einlauf und Auslauf eines erfindungsgemäßen Heizblocks und 4 : An electrical equivalent circuit diagram for illustrating the electrical conditions between the inlet and outlet of a heating block according to the invention and

5: eine zeichnerische Zuordnung der ohmschen Widerstände der jeweiligen Heizkörper in einem Zeigerdiagramm eines Dreiphasensystems. 5 : a graphic assignment of the ohmic resistances of the respective radiator in a phasor diagram of a three-phase system.

Nachfolgend werden in den Figuren gleiche Elemente über verschiedene Ausführungsbeispiele hinweg einheitlich mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.Hereinafter, the same elements across different embodiments are uniformly designated by the same reference numerals in the figures.

1 zeigt einen schematisierten Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizblocks 1. Der Heizblock 1 ist über Außenanschlüsse 2 zur Verwendung in einem elektrisch an einem beliebigen Stromnetz betriebenen Warmwasserbereiter bzw. Durchlauferhitzer ausgelegt. Neben einem Einphasensystem wird ein Dreiphasensystem bevorzugt eingesetzt, auf das sich ohne Beschränkung der Erfindung die nachfolgenden Ausführungen beziehen werden. 1 shows a schematic section through a first embodiment of a heating block according to the invention 1 , The heating block 1 is over outdoor connections 2 designed for use in a water heater or water heater operated electrically on any power grid. In addition to a single-phase system, a three-phase system is preferably used, to which the following statements will refer without limitation of the invention.

Es kann sich bei einem derartigen Warmwasserbereiter um jede bekannte Bauart handeln, so dass ein dargestellter Heizblock 1 auch in einem vergleichsweise einfach aufgebauten Warmwasserbereiter eingesetzt werden kann. Unter einem Durchlauferhitzer wird insbesondere ein elektronisch leistungsgesteuertes Gerät mit Temperaturfühler am Frischwasser-Einlauf und einem Durchflusssensor verstanden. Der Temperaturfühler bestimmt die Einlauftemperatur, der Durchflusssensor misst die Durchflussmenge bzw. den Volumenstrom. Ohne exakte Kenntnis einer erreichten Auslauftemperatur wird auf diesen Größen basierend eine Leistungssteuerung in dem Heizblock 1 vorgenommen. Aufgrund der minimalen Netzrückwirkungen bzw. einer weitgehenden Flickerfreiheit wird eine Leistungssteuerung gemäß der Lehre der DE 36 01 555 A1 eingesetzt. Auf eine detaillierte zeichnerische Darstellung eines derartigen Durchlauferhitzers wird an dieser Stelle verzichtet.Such a water heater may be of any known type, such that an illustrated heater block 1 can also be used in a relatively simple design water heater. Under a water heater is understood in particular an electronically power-controlled device with temperature sensor on the fresh water inlet and a flow sensor. The temperature sensor determines the inlet temperature, the flow sensor measures the flow rate or the volume flow. Without exact knowledge of an attained outlet temperature, power control in the heating block will be based on these quantities 1 performed. Due to the minimal network perturbations or a substantial absence of flicker a power control according to the teaching of DE 36 01 555 A1 used. On a detailed graphic representation of such a water heater is omitted here.

Der Heizblock 1 besteht aus einem elektrisch isolierenden und dauerhaft wasser- und mindestens im Bereich bis ca. 100°C temperaturfesten Kunststoffmaterial, in dem diverse Kanäle 3 mit vorzugsweise gleicher Länge vorgesehen sind. Die parallel angeordneten Kanäle 3 stehen mit mindestens einem jeweilig benachbarten Kanal 3 endseitig jeweils über eine Umlenkung u in Verbindung. So bildet sich durch den Heizblock 1 hindurch ein gesamter Strömungsweg von einem Wassereinlauf ZU bis zu einem Warmwasserauslauf AB mit den Kanälen 3 als Teilstrecken aus, der mäandernd durchflossen wird.The heating block 1 consists of an electrically insulating and permanently water-resistant and at least in the range to about 100 ° C temperature-resistant plastic material in the various channels 3 are preferably provided with the same length. The parallel channels 3 stand with at least one respective adjacent channel 3 each end via a reversal u. So forms by the heating block 1 through an entire flow path from a water inlet ZU to a hot water outlet AB with the channels 3 as sections, which is meandering flows through.

In das im Wesentlichen Mäander-förmig ausgebildete System aus Kanälen 3 und Umlenkungen u hinein sind vier elektrische Heizkörper HK₁ bis HK₄ angeordnet. Jede Bauform der Heizkörper HK₁ bis HK₄ ist prinzipiell jede bekannte Bauform einsetzbar. Nach dem Stand der Technik sind dies PTC- oder Keramik-Heizkörper sowie Heizkörper in Form blanker metallischer Drähte, die unisoliert und unmittelbar vom Wasser umspült angeordnet sind. Im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels wird die letztgenannte Bauform von Heizkörpern betrachtet. Jeder der Heizkörper HK₁ bis HK₄ ist dabei als Spiralkörper mit einem blanken Metalldraht aus einem Chrom-Nickel-Stahl mit ca. 0,8 mm Durchmesser ausgebildet, der in direktem Kontakt mit dem durch einen jeweiligen Kanal 3 fließenden Wasser steht. Aus diesem Grund wird ein derartiges Heizsystem zur Warmwassererzeugung auch als Blankdrahtsystem bezeichnet.In the essentially meander-shaped system of channels 3 and deflections u into four electric heaters HK ₁ to HK ₄ are arranged. Every type of radiator HK ₁ to HK ₄ can be used in principle any known design. According to the prior art, these are PTC or ceramic radiator and radiator in the form of bare metallic wires, which are uninsulated and arranged directly surrounded by water. In the context of this embodiment, the latter design of radiators is considered. Each of the radiator HK ₁ to HK ₄ is designed as a spiral body with a bare metal wire of a chromium-nickel steel with about 0.8 mm diameter, in direct contact with the through a respective channel 3 flowing water is. For this reason, such a heating system for hot water production is also referred to as a bare-wire system.

Die Heizkörper HK₁ bis HK₄ sind in besonderen Kanälen 3, den sogenannten Heizkanälen a angeordnet. In Durchflussrichtung des strömenden Wassers gesehen ist der Heizkanal a von Heizkörper HK₁ an den Heizkörpern HK₂, HK₃, HK₄ vorbei zum Wasserauslauf AB hin. Auf der Frischwasser-Zulaufseite ist die vorstehend beschriebene Anordnung über drei Kanäle 3 mit dem Wassereinlauf ZU verbunden, die als drei Vorschaltstrecken b ausgebildet sind. In analoger Weise ist auch der Heizkanal a von Heizkörper HK4 mit dem Wasserauslauf AB über drei Kanäle 3 verbunden, die als Nachschaltstrecken c ausgebildet sind.The radiators HK ₁ to HK ₄ are in special channels 3 , the so-called heating channels a arranged. Seen in the direction of flow of the flowing water, the heating channel a from the radiator HK ₁ to the radiators HK ₂ , HK ₃ , HK ₄ over to the water outlet AB out. On the fresh water inlet side, the arrangement described above is via three channels 3 connected to the water inlet ZU, which are designed as three ballasts b. In an analogous manner, the heating channel a of radiator HK4 with the water outlet AB via three channels 3 connected, which are designed as secondary links c.

Die vorstehend genannten unterschiedlichen Typen von Kanälen 3 unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Kanallängen nur unwesentlich, jedoch hinsichtlich ihres jeweiligen Durchmessers voneinander deutlich. Die Heizkanäle a weisen Durchmesser d_h von ca. 14 mm auf, während die Vorlaufstrecken b und die Nachlaufstrecken c jeweils nur Durchmesser d_v von 7 bis 8 mm aufweisen. Diese Unterschiede in den Durchmessern der einzelnen Kanäle 3 ist gewählt worden, um in allen Kanälen 3 des Heizblocks 1 hinsichtlich eines möglichst kleinen Fließdruckverlustes des Gesamtsystems von weniger als 2,2 bar bei einem Volumenstrom unter 15 l/min optimal zusammen zu wirken.The aforementioned different types of channels 3 differ only insignificantly in terms of their channel lengths, but clearly in terms of their respective diameters. The heating channels a have a diameter d _h of about 14 mm, while the flow paths b and the caster lines c each have only diameter d _v of 7 to 8 mm. These differences in the diameters of each channel 3 has been chosen to work in all channels 3 of the heating block 1 to cooperate optimally with respect to the smallest possible flow pressure loss of the entire system of less than 2.2 bar at a flow rate below 15 l / min.

Die Heizkanäle a sind zudem zur Aufnahme der spiralförmigen Heizkörper HK₁ bis HK₄ entsprechend zu dimensionieren, die im Gegensatz zu der schematischen Darstellung von 1 die wesentliche Länge L von ca. 250 mm eines jeweiligen Heizkanals nahezu vollständig überspannen. Ferner ist bei der Dimensionierung der Durchmesser der Heizkanäle a zu berücksichtigen, dass eine für die Wärmeabnahme ausreichende minimale Strömungsgeschwindigkeit in allen Betriebszuständen des Heizblocks 1 erreicht wird, also auch bei auf Dauer minimalen Durchflussvolumina. Bezüglich der Außendurchmesser der Heizkörper HK₁ bis HK₄ ist besonders darauf zu achten, dass es zu keinem Oberflächenkontakt der Windungen der Heizkörper HK₁ bis HK₄ mit den isolierenden Kunststoff-Wandungen der jeweiligen Heizkanäle a kommt.The heating channels a are also to be dimensioned accordingly for receiving the spiral heater HK ₁ to HK ₄ , which in contrast to the schematic representation of 1 almost completely span the essential length L of approx. 250 mm of a respective heating channel. Furthermore, when dimensioning the diameter of the heating channels a to take into account that sufficient for the heat absorption minimum flow velocity in all operating conditions of the heating block 1 is reached, so even in the long run minimum flow volumes. With regard to the outer diameter of the radiator HK ₁ to HK ₄ is particularly important to ensure that there is no surface contact of the turns of the radiator HK ₁ to HK ₄ with the insulating plastic walls of the respective heating channels a.

Ungleichbelastung der Phasen innerhalb des Heizblocks 1 verursachen durch Potentialdifferenzen nach außen hin den Fluss von Ausgleichsströmen. Zur Steigerung der Zuverlässigkeit des Heizblocks 1 und mithin eines Durchlauferhitzers sind erfindungsgemäß in dem Heizblock 1 gemäß 1 interne konstruktive Maßnahmen zum Potentialausgleich ergriffen worden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwischen einzelnen Kanälen a, b, c des Heizblocks 1 zusätzliche Potentialausgleichsstrecken d vorgesehen. Diese Potentialausgleichsstrecken d sind in einer Mittelebene M des Heizblocks 1 angeordnet, die im Wesentlichen senkrecht zu den Kanälen 2 steht, so dass die Potentialausgleichsstrecken d hier als Mittelanzapfungen auftreten. Jeder der Potentialausgleichsstrecken d ist seinem Durchmesser d_z und seiner wassergefüllten Länge entsprechend ein elektrischer Widerstand R₁, R₂, R₃ mit ca. 50 kQ zugeordnet.Unequal loading of the phases within the heating block 1 caused by potential differences to the outside the flow of equalizing currents. To increase the reliability of the heating block 1 and thus a water heater are according to the invention in the heating block 1 according to 1 internal design measures for equipotential bonding have been taken. In the present embodiment, between individual channels a, b, c of the heating block 1 additional potential equalization lines d provided. These equipotential bonding lines d are in a center plane M of the heating block 1 arranged substantially perpendicular to the channels 2 stands, so that the equipotential bonding d occur here as a central taps. Each of the potential equalization paths d is associated with its diameter d _z and its water-filled length corresponding to an electrical resistance R ₁ , R ₂ , R ₃ with approximately 50 kQ.

Als weitere für eine Modellierung der elektrischen Eigenschaften des dargestellten Heizblocks 1 relevante Größen sind die Widerstände R_ke und R_ka der Korrosionsstrecke im Einlauf- bzw. im Auslaufbereich zu nennen. Unter einer Korrosionsstrecke wird dabei eine wassergefüllte Strecke von einer Mittelanzapfung zur Phase am Ein- bzw. Auslauf des Heizblocks 1 verstanden.As another for a modeling of the electrical properties of the illustrated heating block 1 relevant variables are the resistances R _ke and R _{ka of} the corrosion section in the inlet and outlet area. Under a corrosion section is doing a water-filled route from a center tap to the phase at the inlet and outlet of the heating block 1 Understood.

2 zeigt eine Schnittdarstellung einer horizontalen Ebene A-A der Anordnung von 1. Aus dieser Darstellung wird deutlich, dass die Potentialausgleichsstrecken d nicht die Heizkanäle a untereinander verbinden. Sie verbinden vielmehr jeweils einen Heizkanal a mit je einem der Kanäle b der Vorschaltstrecke oder einem der Kanäle c der Nachschaltstrecke. So bilden die Potentialausgleichsstrecken d als zusätzliche wassergefüllte Kanäle innerhalb des Isolierstoffkörpers des Heizblocks 1 elektrische Widerstände R₁, R₂, R₃. Die Widerstände R₁, R₂, R₃ erstrecken sich von dem Heizkanal a des Heizkörpers HK₄ zu dem ersten Kanal c der Nachschaltstrecke und von den Heizkanälen a der Heizkörper HK₁ und HK₂ zu dem zweiten Kanal b der Vorschaltstrecke. Dabei werden auch der erste Kanal c der Nachschaltstrecke und der zweite Kanal b der Vorschaltstrecke durch eine Potentialausgleichsstrecke d miteinander verbunden, wobei für den elektrischen Widerstand R_EA dieser besonderen Potentialausgleichsstrecke d ein Wert von näherungsweise Null angestrebt wird. Hierzu kann diese besondere Potentialausgleichsstrecke d statt durch eine Mittenanzapfung durch einen metallischen Leiter realisiert werden. 2 shows a sectional view of a horizontal plane AA of the arrangement of 1 , From this representation it becomes clear that the equipotential bonding lines d do not connect the heating channels a to one another. Rather, they each connect a heating channel a with one of the channels b of the upstream path or one of the channels c of the downstream path. Thus, the potential equalization lines form d as additional water-filled channels within the insulating body of the heating block 1 electrical resistances R ₁ , R ₂ , R ₃ . The resistors R ₁ , R ₂ , R ₃ extend from the heating channel a of the radiator HK ₄ to the first channel c of the Nachschaltstrecke and of the heating channels a of the radiator HK ₁ and HK ₂ to the second channel b of the ballast. In this case, the first channel c of the Nachschaltstrecke and the second channel b of the Vorschaltstrecke are connected to each other by a potential equalization path d, wherein for the electrical resistance R _{EA of} this particular equipotential bonding d a value of approximately zero is sought. For this purpose, this particular potential equalization section d can be realized instead of a center tap by a metallic conductor.

Weiter sind in der Darstellung der 2 die jeweiligen elektrischen Widerstände und Durchmesser angegeben. Die eingezeichneten Potentialausgleichsstrecken d sind fertigungstechnisch einfach und sehr genau realisierbar, da es sich bei der Mittelebene M des Heizblocks 1 um eine Nahtstelle zweier zueinander im Wesentlichen symmetrischer Hälften des Isolierstoffkörpers des Heizblocks 1 in punktsymmetrischer Anordnung handeln kann. Diese Nahtstelle der beiden Hälften wird durch eine nicht weiter dargestellte Dichtung dauerhaft geschlossen. Somit können die Potentialausgleichsstrecken d durch Aussparungen in dieser Dichtung gebildet werden.Next are in the presentation of 2 the respective electrical resistances and diameter indicated. The marked equipotential bonding paths d are easy to manufacture and can be realized very accurately, since it is the middle plane M of the heating block 1 to an interface of two mutually substantially symmetrical halves of the insulating material of the heating block 1 can act in point-symmetrical arrangement. This interface of the two halves is permanently closed by a seal, not shown. Thus, the equipotential bonding d can be formed by recesses in this seal.

3 zeigt eine skizzierte Zuordnung elektrischer Widerstände entsprechend der Darstellung des Heizblocks 1 von 1 mit einem Teil der externen Beschaltung der Heizkörper HK₁ bis HK₄ sowie einer Zuordnung zu den Phasen L1, L2, L3 des Dreiphasensystems. In dieser Darstellung sind elektrische Ersatzwiderstände der wassergefüllten Kanäle 3 eingezeichnet: R für die drei Vorlaufstrecken b, R_N für die drei Nachlaufstrecken c, Widerstände R_ka, R_ke der Korrosionsstrecken sowie die Ersatzwiderstände R₁, R₂, R₃ für die Potentialausgleichstrecken d. Zur Verdeutlichung der Lage der Potentialausgleichstrecken d sind geschnittene Wandungen des Isolierstoffkörpers mit eingezeichnet worden. Da der Widerstand R₂ und auch die mit R_EA als widerstandslos angenommene Verbindung zwischen Vor- und Nachlaufstrecke nicht in der Zeichenebene liegen, sind diese elektrischen Leitungsabschnitte gestrichelt mit eingezeichnet worden. 3 shows a sketched assignment of electrical resistances corresponding to the representation of the heating block 1 from 1 with a part of the external wiring of the radiator HK ₁ to HK ₄ and an assignment to the phases L1, L2, L3 of the three-phase system. In this illustration, electrical equivalent resistances of the water-filled channels 3 drawn: R for the three flow paths b, R _N for the three caster lines c, resistors R _ka , R _{ke of} the corrosion distances and the equivalent resistances R ₁ , R ₂ , R ₃ for the equipotential bonding d. To clarify the position of the equipotential bonding d cut walls of the insulating material have been drawn with. Since the resistor R ₂ and also with R _EA assumed as a resistance connection between the lead and lag line are not in the plane, these electrical line sections have been drawn with dashed lines.

Aus der angegebenen Beschaltung an den Außenanschlüssen 2 des Heizblocks 1 lässt sich die Dreiecksschaltung der Heizkörper HK₁ bis HK₄ an den Phasen L1, L2, L3 des Dreiphasensystems ablesen. Die Heizkörper HK₃ und HK₄ bilden hierbei eine Serienschaltung, die zwischen den Phasen L1 und L3 liegt. So kann der Heizkörper HK₃ bei Volllast abgeschaltet werden, indem er an seinen beiden Außenanschlüssen 2 jeweils an L3 angelegt wird. Bei gleicher anliegender Spannung sinkt hierdurch der ohmsche widerstand ab, und durch den entsprechend ansteigenden Stromfluss durch den verbleibenden Heizkörper HK₄ wird die elektrische Heizleistung gesteigert. Für diese Umschaltung sind hier zeichnerisch nicht weiter dargestellte externe Schaltmittel S vorgesehen.From the specified wiring at the external connections 2 of the heating block 1 can be read the triangle circuit of the radiator HK ₁ to HK ₄ at the phases L1, L2, L3 of the three-phase system. The radiators HK ₃ and HK _{4 in} this case form a series circuit, which is located between the phases L1 and L3. Thus, the radiator HK ₃ can be switched off at full load by it at its two external connections 2 each applied to L3. With the same applied voltage thereby drops the ohmic resistance, and by the correspondingly increasing current flow through the remaining heater HK ₄ , the electrical heating power is increased. For this switching not shown external switching means S are provided here.

4 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild zur Darstellung der rein elektrischen Gegebenheiten zwischen Einlauf ZU und Auslauf AB eines erfindungsgemäßen Heizblocks 1 gemäß der 1 bis 3. Mit R_EA ≈ 0 bilden die Widerstände R₁, R₂, R₃ der Potentialausgleichstrecken d in den gepunktet eingezeichneten Oval einen Sternpunkt SP. So ergibt sich durch die Anzapfungen der Heizkanäle b zu den Vor- und Nachschaltstrecken b, c hin eine Sternschaltung, die der Dreiecksschaltung der Heizkörper HK₁ bis HK₄ überlagert ist. Damit liegt quasi ein Sternpunkt und nie dieselbe Phase an Ein- und Auslauf. Dadurch wird der Ableitstrom in jedem Zustand des Betriebs des Heizblocks 1 minimiert. 4 shows an electrical equivalent circuit diagram for illustrating the purely electrical conditions between inlet ZU and outlet AB of a heating block according to the invention 1 according to the 1 to 3 , With R _EA ≈ 0 form the resistors R ₁ , R ₂ , R _{3 of} the equipotential bonding d in the dotted marked oval a star point SP. This results from the taps of the heating channels b to the upstream and downstream sections b, c through a star connection, which is superimposed on the triangle connection of the radiator HK ₁ to HK ₄ . This is virtually a star point and never the same phase at entry and exit. Thereby, the leakage current in each state of the operation of the heating block 1 minimized.

5 schließlich zeigt, den vorstehend zu den Abbildungen der 1 bis 4 entsprechend, ein Zeigerdiagramm des aus den Phasen L1, L2 und L3 bestehenden Dreiphasensystems in einer komplexes Ebene mit einer Zuordnung der Heizkörper HK₁ bis HK₄ zu den jeweiligen Phasen in einer elektrischen Dreiecksschaltung der Blankdrahtleiter des Heizblocks 1. 5 finally, the above to the pictures of the 1 to 4 Accordingly, a phasor diagram of consisting of the phases L1, L2 and L3 three-phase system in a complex plane with an assignment of the radiator HK ₁ to HK ₄ to the respective phases in a delta electrical circuit of the bare wire conductor of the heating block 1 ,

Der skizzierte Zustand stellt den Idealfall für den Betrieb einer elektrischen Schaltung an einem Dreiphasensystem. Dieser Idealfall ist dadurch gekennzeichnet, dass der Sternpunkt SP der elektrischen Schaltung im Schwerpunkt des dargestellten gleichseitigen Dreiecks in der komplexen Ebene liegt. Damit addieren sich die jeweils um 120° verschobenen Phasenzeiger der Phasen L1, L2 und L3 im Sternpunkt SP zu Null, so dass ohne Abweichung des Sternpunktpotentials vom Null-Potential schon innerhalb des Heizblocks 1 keinerlei Ausgleichsströme fließen können.The sketched state represents the ideal case for the operation of an electrical circuit on a three-phase system. This ideal case is characterized in that the star point SP of the electrical circuit lies in the center of gravity of the illustrated equilateral triangle in the complex plane. Thus, in each case the phase vectors of the phases L1, L2 and L3 shifted by 120 ° in the star point SP add up to zero, so that without deviation of the star point potential from the zero potential already within the heating block 1 no compensating currents can flow.

In dem vorliegenden Beispielfall sind jedoch für die Heizkörper HK1 bis HK4 die folgenden elektrischen Leistungen und damit unterschiedliche ohmsche Widerstandswerte gewählt worden:
HK 1 = 6,6 kW, 19,6 Ω
HK 2 = 6,6 kW, 7,9 Ω
HK 3 = 5,1 kW, 10,2 Ω
HK 4 = 2,7 kW, 7,9 ΩIn the present example case, however, the following electrical powers and thus different ohmic resistance values have been selected for the radiators HK1 to HK4:
HK 1 = 6.6 kW, 19.6 Ω
HK 2 = 6.6 kW, 7.9 Ω
HK 3 = 5.1 kW, 10.2 Ω
HK 4 = 2.7 kW, 7.9 Ω

Zudem bewirken auch die Ersatzwiderstände R_N, R_V, R_Ka und R_Ke eine Potentialverschiebung. Damit liegen mindestens zwischen den Phasen L1, L2 und L1, L3 andere Lasten als zwischen den Phasen L2, L3 mit der Konsequenz an, dass Ausgleichsströme auch nach außen hin abfließen müssen. Zur Begrenzung eines auch zu den metallisch leitenden Außenanschlüssen, dem Wassereinlauf ZU und dem Wasserauslauf AB, hin auftretenden Ausgleichstromflusses sind zur Minderung von Fließdruckverlusten innerhalb des Heizblocks 1 nur relativ kurze Vorschaltstrecken b und die Nachschaltstrecken c vorgesehen. Den wesentlichen Beitrag zur Begrenzung des Ausgleichstromflusses leisten die Potentialausgleichsstrecken d mit den Widerständen R₁, R₂, R₃. Sie bilden von den Mittenanzapfungen der Heizkanäle a her einen Sternpunkt SP, durch den sich die Phasen L1, L2, L3 nun wieder zu Null addieren.In addition, the equivalent resistances R _N , R _V , R _Ka and R _Ke cause a potential shift. Thus, at least between the phases L1, L2 and L1, L3 other loads than between the phases L2, L3 with the consequence that equalizing currents must also flow to the outside. To limit a also to the metallically conductive external connections, the water inlet ZU and the water outlet AB, occurring compensating flow are to reduce flow pressure losses within the heating block 1 only relatively short connecting paths b and the switching lines c provided. The essential contribution to limiting the compensation current flow is provided by the equipotential bonding paths d with the resistors R ₁ , R ₂ , R ₃ . They form from the center taps of the heating channels a forth a star point SP, through which the phases L1, L2, L3 now add back to zero.

Die Widerstände R_N, R_V, der Vor- und Nachschaltstrecken sowie R₁, R₂, R₃ der Potentialausgleichsstrecken d sind auf der Basis eines spezifischen Widerstandes ρ₁₅ des Wassers von 900 Ω·cm bei 15°C Wassertemperatur über die jeweiligen Kanallängen und sich aus den jeweiligen Durchmessern d_v, d_z ergebenden Querschnittsflächen so ausgelegt, dass sich jeweils über alle genannten Maßnahmen in Summe ein entsprechendes ohmsches Netzwerk aus Begrenzungswiderständen ergibt, das einen maximal zulässigen und über die jeweilige Wassersäule außerhalb des Heizblocks 1 abfließenden Ausgleichstrom von unter 5 mA sicherstellt.The resistors R _N , R _V , the upstream and downstream sections and R ₁ , R ₂ , R _{3 of} the potential equalization lines d are based on a specific resistance ρ _{15 of} the water of 900 Ω · cm at 15 ° C water temperature over the respective channel lengths and from the respective diameters d _v , d _z resulting cross-sectional areas designed so that in each case over all said measures in sum results in a corresponding resistive network of limiting resistors, the maximum allowable and on the respective water column outside the heating block 1 flowing out flow of less than 5 mA ensures.

Der vorstehend beschriebene Heizblock 1 ist zwar universell einsetzbar, wird aber vorliegend ohne Beschränkung seines Einsatzbereiches für einen Einsatz in einem vergleichsweise einfach aufgebauten Durchlauferhitzer beschrieben, wie bereits Eingangs der Beschreibung der Ausführungsbeispiele angedeutet. Ein elektronisch leistungsgesteuerter Durchlauferhitzer ist am Frischwasser-Einlauf ZU mit nicht weiter dargestellten Temperaturfühler und einem Durchflusssensor versehen. Der Temperaturfühler bestimmt die Einlauftemperatur, der Durchflusssensor misst die Durchflussmenge bzw. den Volumenstrom. Bei einem einfachen Durchlauferhitzer wird ohne exakte Kenntnis einer erreichten Auslauftemperatur auf diesen Messgrößen basierend eine Leistungssteuerung in dem Heizblock 1 vorgenommen. Aufgrund der minimalen Netzrückwirkungen bzw. einer weitgehenden Flickerfreiheit wird eine Leistungssteuerung gemäß der Lehre der DE 36 01 555 A1 in dem Block des Netzanschlusses 4 eingesetzt.The heating block described above 1 While it is universally applicable, but is described herein without limitation of its application for use in a comparatively simple flow heater, as already indicated at the beginning of the description of the embodiments. An electronically power-controlled instantaneous water heater is provided on the fresh water intake ZU with temperature sensors (not shown) and a flow sensor. The temperature sensor determines the inlet temperature, the flow sensor measures the flow rate or the volume flow. In a simple instantaneous water heater, power control in the heating block will be based on these measurements without exact knowledge of an attained outlet temperature 1 performed. Due to the minimal network perturbations or a substantial absence of flicker a power control according to the teaching of DE 36 01 555 A1 in the block of the network connection 4 used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Heizblockheating block
22: Außenanschluss des Heizblocks 1 External connection of the heating block 1
33: Kanalchannel
MM: Mittelebene des Heizblocks 1 Center plane of the heating block 1
ZUTO: Wassereinlaufwater inlet
ABFROM: WarmwasserauslaufHot water output
HK₁ HK ₁: elektrischer Heizkörperelectric radiator
HK₂ HK ₂: elektrischer Heizkörperelectric radiator
HK₃ HK ₃: elektrischer Heizkörperelectric radiator
HK₄ HK ₄: elektrischer Heizkörperelectric radiator
aa: Heizkanalheating duct
bb: VorschaltstreckeVorschaltstrecke
cc: NachschaltstreckeNachschaltstrecke
dd: PotentialausgleichsstreckePotential equalizing section
uu: Umlenkungredirection
d_h d _h: Durchmesser des Heizkanals aDiameter of the heating channel a
d_v d. _v: Durchmesser der Vorschalt- und Nachschaltstrecken b, cDiameter of the upstream and downstream sections b, c
d_z d _z: Durchmesser der Potentialausgleichsstrecke dDiameter of equipotential bonding d
L1L1: Phase eines DreiphasensystemsPhase of a three-phase system
L2L2: Phase eines DreiphasensystemsPhase of a three-phase system
L3L3: Phase eines DreiphasensystemsPhase of a three-phase system
SPSP: Sternpunktstar point
R_V R _V: ohmscher Begrenzungswiderstand der Vorschaltstrecken bohmic limiting resistor of the ballast sections b
R_N R _N: ohmscher Begrenzungswiderstand der Nachschaltstrecken cohmic limiting resistor of the switching lines c
RR: ohmscher widerstand der Korrosionsstrecke im Einlaufohmic resistance of the corrosion section in the inlet
RR: ohmscher Widerstand der Korrosionsstrecke im AuslaufOhmic resistance of the corrosion section in the outlet
R₁ R ₁: ohmscher Widerstand der Potentialausgleichsstrecke dohmic resistance of equipotential bonding line d
R₂ R ₂: ohmscher Widerstand der Potentialausgleichsstrecke dohmic resistance of equipotential bonding line d
R₃ R ₃: ohmscher Widerstand der Potentialausgleichsstrecke dohmic resistance of equipotential bonding line d
R_AE R _AE: ohmscher Widerstand zwischen Einlauf und AuslaufResistive resistance between inlet and outlet

Claims

Heating block for an electric water heater that is connected to a power supply, and - a channel in the form of heating channels a, a Vorschaltstrecke b and a Nachschaltstrecke c having the body of an electrical insulator, as well as - in the heating channels a directly by water arranged radiator flows around HK ₁ , HK ₂ , HK ₃ , HK ₄ , wherein - in each case a heating channel a with one of the channels of the Vorschaltstrecke b or one of the channels of the Nachschaltstrecke c or - one channel of the Vorschaltstrecke b with one channel of the Nachschaltstrecke connected by potential equalization paths d are.

Heating block according to claim 1, characterized in that the equipotential bonding lines (d) are designed as water paths, metallic bridges or resistance elements (R ₁ , R ₂ , R ₃ ).

Heating block according to one of the preceding claims, characterized in that the equipotential bonding lines (d) connect a respective heating channel (a) to a respective nearest upstream path (b) or downstream path (c).

Heating block according to one of the preceding claims, characterized in that the equipotential bonding lines (d) in a center plane (M) of the heating block ( 1 ) are arranged.

Heating block according to one of the preceding claims, characterized in that the Equipotential bonding lines (d) together form a star connection.

Heating block according to one of the preceding claims, characterized in that in the heating block ( 1 ) Four radiators (HK ₁ , HK ₂ , HK ₃ , HK ₄ ) are provided, which are designed as a bare-wire radiator.

Heating block according to one of the preceding claims, characterized in that a Vorschaltstrecke (b) and a Nachschaltstrecke (c) by an equipotential bonding line (d) are interconnected, said equipotential bonding line (d) is designed as a metallic conductor, which has a very low electrical Resistor (R _EA ) has.

Heating block according to one of the preceding claims, characterized in that two radiators (HK ₂ , HK ₃ ) are electrically connected in series at one phase of the power grid, wherein one of the heating resistors (HK ₃ ) is designed for switching off by bridging to increase the electric heating power ,