EP4025842B1 - Warmwasserbereiter und verfahren zum steuern eines warmwasserbereiters - Google Patents

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EP4025842B1
EP4025842B1 EP20768329.3A EP20768329A EP4025842B1 EP 4025842 B1 EP4025842 B1 EP 4025842B1 EP 20768329 A EP20768329 A EP 20768329A EP 4025842 B1 EP4025842 B1 EP 4025842B1
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EP
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water heater
resistance
heating
control device
measuring
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Moritz HOLTDIRK
Alexander Janzen
Michael Schoppe
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Stiebel Eltron GmbH and Co KG
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    • F24H15/414—Control of fluid heaters characterised by the type of controllers using electronic processing, e.g. computer-based

Definitions

  • the invention relates to an electrical, in particular electronic, water heater and a method for controlling an electrical, in particular electronic, water heater, preferably water heaters with live radiator surfaces in the water. While the invention is described in particular for such instantaneous water heaters, it also applies to other fluid-carrying domestic appliances.
  • Water heaters are fluid-carrying domestic appliances such as instantaneous water heaters, which are used, for example, to generate hot water using electrical energy in particular.
  • Such an instantaneous water heater comprises one or more electrical heating elements, with the help of which a fluid, typically water, guided through channels in the instantaneous water heater can be heated to a desired, preset temperature depending on the electrical power supplied to the heating elements.
  • Instantaneous water heaters provide hot water without standby losses because they only heat water when hot water is needed.
  • Modern instantaneous water heaters are equipped with either a bare wire heating element or a metal-coated heating element.
  • the potential difference between the bare wire and the water inlet channel or the water outlet channel that are electrically connected to the earth potential leads to corresponding leakage currents during operation of the heating device. Accordingly, leakage paths are provided so that excessive electrical leakage currents are prevented in particular at the water inlet and water outlet connections that are connected to the earth potential.
  • the size of these leakage currents depends, among other things, on the conductivity of the water flowing through the channels. Furthermore, with a bare wire heating element system, there is the Danger of overheating of the wire element if air bubbles enter the device with the water.
  • the EP 2 840 404 a control device which comprises an evaluation unit set up to determine a hypothetical leakage current value on the basis of the conductivity value and at least one predefined, design-related device parameter and which is adapted to reduce the heating power of the bare wire heating device if the hypothetical leakage current value exceeds a predefined leakage current threshold value.
  • determining the hypothetical leakage current value it is possible to precisely determine the leakage current actually flowing to earth as a function of the conductivity value and the device parameter and only to reduce the leakage current actually flowing to earth by reducing the heating power of the bare wire heating device if the predefined leakage current threshold value is exceeded.
  • the disadvantage of the known control device is that the controlled variable (leakage current) deviates from the measured variable (conductivity value) and the fact that no measures are taken to prevent damage caused by overheating of the wire element as a result of air bubbles.
  • the WO 2014/098943 A1 proposes to arrange an optical sensor in a flow heater with a bare wire element in order to detect the glow of the wire.
  • a disadvantage of using an optical sensor is the fact that the costs increase due to the purchase of the optical sensor and the necessary structural changes to known flow heaters. In addition, it is very complex to monitor the entire area of the heating element, which extends over a relatively wide section of pipe, since several optical sensors would have to be used for this.
  • DE 10 2014 000536 A1 describes an electric instantaneous water heater comprising two measuring electrodes arranged in a water-carrying channel, a conductivity measuring electronics, a transformer with a primary side and a secondary side.
  • the measuring electronics are connected to the primary side and the two measuring electrodes are connected to the secondary side, so that the measuring electronics are galvanically decoupled from the measuring electrodes via the transformer.
  • the measuring electronics provide an electrical, primary-side alternating voltage signal on the primary side of the transformer, so that a secondary-side alternating current is generated on the secondary side via the measuring electrodes and through the water depending on the electrical conductivity of the water, the secondary side current on the primary side influences a primary side current and the measuring electronics measures this primary side current to determine the electrical conductivity.
  • DE 84 28 975 U1 describes a hot water instantaneous water heater with a housing having a channel through which water flows, in which an insulating tube containing a heating coil through which electric current flows is arranged in a section of this channel and a water shortage safety device is arranged within the housing which can be controlled by a water shortage safety device which can be controlled as a function of the electrical conductivity of the water contained in the flow channel and which controls the heating current of the heating coil and which has a sensor which is arranged within the channel.
  • DE 28 03 951 A1 describes an electric instantaneous water heater with at least one bare wire heating element and at least one water-carrying channel. Two electrodes are arranged in the channel, the distance between which forms a resistance section. A direct voltage derived from the mains voltage of the heating element is applied to the electrodes. One electrode is connected to an electronic comparison circuit, which emits a switch-off signal when the resistance value of the resistance section falls below a minimum value.
  • WO 2011/082452 A1 describes a heat generator comprising an electric liquid heater that can be operated to receive liquid and heat the liquid by passing an electric current through the liquid, whereby the liquid heats up due to the resistance properties of the liquid.
  • the heat generator further comprises a liquid container in a heat exchanger to receive heated liquid from the electric liquid heater and to transfer the heated liquid to a substance via the heat exchanger, the substance to be heated being located in the vicinity of the heat exchanger.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a water heater with live radiator surfaces in the water and an associated method for controlling it, which at least partially avoids the disadvantages described above.
  • a continuous flow heater is to be provided that enables safe operation in such a way that neither the domestic appliance is damaged nor a user is impaired.
  • a water heater is proposed with a flow channel that includes a heating section, a heating element, in particular a bare wire heating element, which is arranged in the region of the heating section, a measuring sensor that has two electrodes that are spaced apart from one another and extend into the flow channel and is designed to measure a resistance of a fluid flowing through the flow channel by applying an alternating voltage between the two electrodes that are spaced apart from one another; and an electronic control device for controlling the electric instantaneous water heater, wherein the electronic control device is designed to control a heating power of the heating element depending on the measured resistance, in particular to interrupt the heating power when a threshold value of the resistance is undershot.
  • comparison and/or threshold values of the resistance can be predefined in the control device of the instantaneous water heater so that no further calculation is necessary.
  • the measured values provided by the measuring sensor, in particular resistance values are already suitable for direct comparison with the comparison value defined in the control device.
  • Implementation is possible, for example, using a simple resistance bridge; no processing of the signals is required. In other words, determining the resistance is not necessary; it is sufficient to compare the existing resistance, for example through the resistance bridge, with a pre-programmed threshold value.
  • the resistance measurement is particularly easy thanks to the measuring sensor, which has two electrodes. Two electrodes of the measuring sensor are in contact with the fluid in the flow channel, in particular with water. By applying a voltage between them, the resistance in between can be determined directly via the flowing current. Applying an alternating voltage reduces the This prevents material deposits on the electrodes so that safe operation is possible even over the lifetime of the water heater.
  • the threshold value can be adjusted using an adjustable potentiometer or an adjustable resistor on the circuit board. This allows different pre- and post-run distances to be mapped and different types of water heaters to be differentiated using the adjustable resistor without the need for further adjustments, for example to the evaluation electronics or control system.
  • the threshold value and/or the calculation is entered, adjusted or changed via an update, in particular from a master computer or server/company server via the Internet or with other data transmission devices.
  • a local update on the device using a data carrier is another advantageous embodiment for uploading an update to the parameterization of the threshold value and other data to the water heater.
  • Even the algorithm of the calculation can be changed with an update.
  • the update can alternatively or additionally be carried out via radio transmission, in particular in a local network such as a WLAN, or via short-range radio such as NFC and/or Bluetooth and the like.
  • the threshold value can depend on an availability value of energy from power grids, temperatures of water or an environment, the season, the time of day, a tide, a water level of the groundwater or a water level of a sea, river or lake or other general conditions. This advantageously controls or regulates that the water heater receives, determines or calculates a dependent threshold value from these parameters or one of these parameters. This influences the performance of the water heater in particular.
  • a threshold range for the threshold value is advantageously specified, with a minimum threshold value and/or a maximum threshold value.
  • the threshold value can advantageously not be set above the maximum threshold value and/or the threshold value cannot be set below the minimum threshold value.
  • the maximum threshold value and/or the minimum threshold value corresponds to a permissible value, in particular a value approved by a factory, an authority or an approval institute, or advantageously an approved value range.
  • the electric water heater is preferably one with live heating surfaces in the water.
  • This can be, for example, a bare wire heating element, where contact of the live surface is desired, or a tubular heating element, where defects in the insulation, for example, result in undesirable conductive contact with the water.
  • the solution according to the invention enables safe operation of the water heater, since no leakage currents are conducted to the user.
  • the solution according to the invention can provide additional safety if a ground connection of the water heater is not connected or is not connected correctly.
  • the resistance measurement or a first resistance measurement takes place in particular at the start of a tapping process on the instantaneous water heater, i.e. before the time at which the heating element is supplied with current.
  • the heating element is therefore preferably only supplied with current when the other components have been initialized and the resistance measurement has been carried out.
  • the water heater is also designed to detect steam or air bubbles in the flow channel, for example by a resistance between the electrodes exceeding a certain threshold value. Even if air occurs in the flow channel, the instantaneous water heater according to the invention can ensure safe operation, for example by interrupting the electrical heating power to the heating element.
  • the control device is preferably designed to determine whether the measured resistance (here also referred to as actual value) is below, within or above a predefined setpoint range and to control the heating power of the heating element, preferably bare wire heating element, depending thereon.
  • the invention is based in particular on the knowledge that by measuring a resistance and specifying a target value range, within, below or above which a measured resistance can be (i.e. the target value range does not include the value "zero"), both air or bubbles in the line can be detected and a possibly excessive leakage current value can be recognized and the heating output adjusted accordingly. Furthermore, no calculation such as that of a hypothetical leakage current is necessary. With little software and hardware effort, the fault conditions of the domestic technology device described here can thus be determined with a high degree of reliability in order to take appropriate countermeasures such as reducing the heating output or switching off the device in order to protect the user or the device from damage.
  • sensors that can determine a value dependent on the electrical resistance are suitable as measuring sensors.
  • These include in particular conductivity sensors and other attachments to the water heater, such as heating bolts, temperature sensors, measuring probes, inlet/outlet pipes, cooling pipes, locking/latching clips, pressure sensors, motor valve spindles, throttle screws, separate screws, etc.
  • a warning signal can also be sent to a receiving unit depending on the measured resistance.
  • the receiving unit is preferably a receiving unit that can be perceived visually or acoustically by a user of the home technology device, such as one or more display devices (displays), one or more lights, one or more buzzers/vibration motors and/or one or more loudspeakers.
  • target value range the following ranges, specified here as (specific) resistance values, apply preferably (lower and upper limits are included in the target value range): 200 to 1200 ⁇ cm, preferably 350 to 1000 ⁇ cm, more preferably 450 to 900 ⁇ cm.
  • the target value ranges are usually dependent on national specifications, so that target values can also be in the range of 100 to 2000 ⁇ cm, for example.
  • the control device which preferably has a microprocessor, has a start-up operating state.
  • the heating power is (only) activated (heating enabled) if the actual value is within the setpoint range. In this case, for example, warm water can be drawn off. If the actual value is outside the setpoint range, the heating device remains off and, if necessary, a first warning signal can be sent to a receiving unit. This avoids error states of the type mentioned here.
  • the start operating state is activated as soon as the control device receives a hot water request signal (e.g. through a corresponding tap position and/or detection of a flow in the fluid-carrying line).
  • a hot water request signal e.g. through a corresponding tap position and/or detection of a flow in the fluid-carrying line.
  • the domestic technology device can have a flow sensor.
  • the flow state it is also possible for the flow state to be determined based on a tap position, with an open hot water position indicating that fluid is flowing through the fluid-carrying line arranged in the housing.
  • the control device has a heating operating state.
  • the heating operating state is activated after the heating release has been granted.
  • the heating operating state is only ended when the hot water request is terminated, which can be detected, for example, by the flow sensor described above. If one of the errors described in more detail here is present, the heating operating state is terminated before the hot water request is terminated.
  • control device has a fault operating state in which the heating power is at least partially and preferably completely reduced if the actual value is outside the setpoint range.
  • An error operating state can preferably (only) be reset by ending the hot water request, i.e. closing a tap, for example. This means that the control device switches to the idle state when the hot water request is ended and is ready for a new hot water request.
  • the control device is set to the start operating state by receiving a hot water request signal again. The functional sequence mentioned at the beginning is repeated.
  • the fault operating state can only be enabled via a manual reset by a user or a technician. This further increases the safety of operation.
  • the control device is designed to determine repeatedly, preferably continuously, whether a repeatedly or continuously measured resistance is below, within or above a predefined setpoint range, in particular when the control device is in the heating operating state.
  • the term “repeated” refers to at least two, preferably at least four, cycles of detection and/or adjustment that are carried out, whereby, for example, an average value or other processing can be carried out for the signal output of the control device.
  • the term “continuous” describes cycles of detection and/or adjustment that are carried out repeatedly at predefined time intervals until the end of the tapping process. The time intervals are preferably arbitrarily short, so that one speaks of a continuous measurement. Preferably, all of the continuous determinations are carried out as at least two, preferably at least four, repeated cycles of detection and/or adjustment. This measure Safe operation of the building services device is guaranteed for the entire duration of the hot water request.
  • the water heater according to the invention provides an indicator of dirty or contaminated water due to the specific resistance.
  • the preferred at least two, preferably at least four, sequences of measurements relate to the communication between the different software.
  • the aim is to avoid EMC influences/interference, communication problems, etc.
  • the control device is set up to send a second warning signal to the receiving unit when the determined actual value falls below the predefined target value range and/or a third warning signal when the determined actual value exceeds the predefined target value range and/or a fourth warning signal when the actual value fluctuates within a predefined period of time and above a permissible degree of fluctuation.
  • This embodiment is based on the relationship that water with a high salt content has a high conductivity or a low electrical resistance than a corresponding fluid with a lower salt content and air has a relatively low conductivity or a relatively high electrical resistance compared to water.
  • the second warning signal therefore indicates that the fluid (especially water) contains too much salt, or that the leakage current may be high.
  • a high salt content results in a high conductivity - corresponding to a low resistance, which means that the setpoint is not reached.
  • a low salt content results in a low conductivity - corresponding to a high resistance, which means that the setpoint is exceeded.
  • an exceedance is therefore indicative of a relatively low conductivity, and the third warning signal therefore indicates the presence of air in the line or the risk of overheating. Fluctuations are indicative of air bubbles in the line system.
  • the fourth warning signal indicates this and the associated risk of overheating.
  • the predefined, permissible degree of fluctuation e.g. maximum permissible amplitude and/or number of amplitudes within a predefined period of time
  • Tests are carried out in which the pipe is flowed through with water that is free of air bubbles and water that contains air bubbles and the actual value is plotted over time.
  • the first warning signal, second warning signal, third warning signal and fourth warning signal may be different or identical depending on the desired level of information regarding a possible cause of the error.
  • the control device has a manipulation protection.
  • the control device is set up to detect a short circuit of the measuring sensor or its cable, a disconnection of the measuring sensor cable, a disconnection of the power supply of the control device and/or a cable break of the measuring sensor or power supply.
  • a resistance that is too low can indicate a short circuit and a resistance that is too high can indicate a cable break, a cable that is not connected or has been disconnected.
  • the measuring sensor is part of a measuring device which is galvanically isolated from the control device.
  • the flow channel has an upstream section, the heating section and a downstream section, with the measuring sensor being arranged in the downstream section.
  • a temperature correction i.e. taking into account the temperature dependence of the conductivity
  • the measuring sensor can be arranged in the upstream section. This only requires an adjustment of the resistance, for example a resistance bridge on a circuit board.
  • the measuring sensor has two electrodes spaced apart from one another. These can be spaced apart from one another along the flow channel, either lengthwise or transversely to the flow channel.
  • the electrodes are particularly preferably orthogonal to the flow channel, i.e. perpendicular to the flow direction. This offers particular advantages in terms of pressure loss, especially in small flow channels. At the same time, any influence on the measuring current by the leakage current is avoided.
  • the electrodes can be made from all electrically conductive and water-conducting components.
  • all components of the electrodes are drinking water compliant. These can in particular be selected from the group consisting of heating bolts, temperature sensors, measuring probes, inlet and/or outlet pipes, cooling pipes, locking clips, locking clips, pressure sensors, engine valve axes, screws and throttle screws.
  • the heating element itself is not an electrode of the measuring sensor and, in addition to the heating element, two electrodes are provided for detecting the resistance value.
  • stainless steel is particularly worth mentioning due to its ease of procurement, corrosion resistance, resistance to fouling or limescale deposits and organic effects.
  • Metal-coated, anodized, chrome-plated and nickel-plated materials such as metals, plastics, non-ferrous metals and sintered materials are also conceivable.
  • a measuring section formed by the electrodes runs transversely to the direction of flow.
  • the measuring section formed by the electrodes represents the shortest connection within the fluid-carrying line between the electrodes.
  • the measuring section preferably runs transversely, in particular orthogonally, to the direction of flow. This can prevent interference currents and minimize influences on the flow and pressure losses. In addition, the measurement is not influenced by the leakage current.
  • the measuring device is operated with alternating current, preferably safety extra-low voltage. This avoids undesirable electrolysis effects on the measuring device, in particular on the electrodes. In order to minimize disruptive polarization effects on the measuring device, in particular on the electrodes, it is also preferred that the measuring device is operated in the low-voltage range.
  • control device comprises a microprocessor which is configured to digitally process the actual value after analog/digital conversion.
  • an electric water heater in particular an electronic instantaneous water heater for hot water preparation, comprising: detecting a resistance of a fluid flowing through a flow channel of the water heater by means of a measuring sensor which has two spaced-apart electrodes extending into the flow channel and is designed to detect a resistance of the fluid by applying an alternating voltage between the two spaced-apart electrodes; and controlling the heating power of the heating element depending on the detected resistance, in particular interrupting the heating power when a threshold value of the resistance is undershot and/or exceeded.
  • the method according to the invention therefore does not necessarily require data processing of the detected resistance. Rather, it is sufficient that it is determined for the detected value, for example by means of a resistance bridge, whether the value falls below and/or exceeds a threshold value.
  • Fig. 1 shows a domestic appliance 100, in particular an electric instantaneous water heater, with a fluid-carrying line 9, 10, 11, in which a heating element 12 for heating the fluid flowing through the line (9, 10, 11) extends in a line section 9.
  • the heating element 12 can be designed as a bare wire heating element or tubular heating element, preferably a bare wire heating element.
  • the domestic appliance also comprises a cold water inlet 6 for connection to a water supply line and a hot water outlet 7.
  • the hot water connection 7 can be connected to a water tap via a hot water line (not shown).
  • the cable has an upstream section 10 and a downstream section 11 before and after the heating element 12. These are unheated channels that serve as resistance sections for the high voltages present at the heating element 12 through which current flows, so that no high leakage current flows at the connections 6, 7. If the connections 6, 7 are connected to a protective conductor as intended, the leakage current flows via the protective conductor.
  • the domestic appliance comprises a measuring sensor 21 and an electronic control device 3.
  • the measuring sensor 21 is designed to detect an electrical resistance.
  • the control device 3 is designed to control a heating output of the heating element 12 taking into account the resistance value and a predefined resistance range.
  • a detected resistance value does not have to be further processed, for example digitized, it is sufficient that a setpoint/actual value comparison is carried out, for example using a resistance bridge.
  • a warning signal can be sent to a receiving unit.
  • the receiving unit can be a control unit 5, a warning and/or control lamp arranged on the domestic appliance and/or a user's mobile device (not shown).
  • the measuring sensor 21 is part of a measuring device 20, which is preferably galvanically isolated from the control device 3.
  • the aforementioned components are functionally coupled to the control device 3, so that the control device 3, in error-free operation (i.e., provided the measured resistance is within the tolerance range), controls the heating power of the heating element 12 and/or valve position of the valve 1 depending on the flow rate and/or inlet and/or outlet temperature of the fluid and/or a desired (predetermined) hot water temperature.
  • a user makes a hot water request to the domestic appliance 100, for example by opening a tap, for example for a shower, water flows through the line 9, 10, 11 of the domestic appliance 100, and the flow sensor 2 registers the hot water requirement.
  • the flow sensor 2 sends a hot water requirement signal to the control device 3.
  • the control device 3 After receiving the hot water requirement signal, the control device 3 is woken up from the idle state and, after a possible initialization phase, is placed in a start operating state.
  • the control device queries the measuring device 20 for the (montane) actual value determined by the measuring sensor 21.
  • E the actual value By comparing E the actual value and a predefined setpoint value (actual value-setpoint value comparison), the control device 3 controls the heating output of the heating element 12 as follows. If the actual value is in a predefined setpoint range, the heating enable H is issued. Otherwise, an error state exists and no heating enable NH is issued.
  • the measuring device 20 preferably carries out the measurement with a defined measuring voltage (AC). The water resistance and consequently the conductivity of the water can be determined from this.
  • AC measuring voltage
  • the error state can be displayed on the control unit 5. It is also possible that the error state can be reset by closing the hot water request/tap. In other words, the control device 3 is set up in such a way that it is put into the idle state by closing the tap, which in turn can be determined using the flow sensor 2.
  • the domestic technology device 100 is therefore ready for a new hot water request and can be put from the idle state into the start operating state described above by registering a hot water request.
  • the heating is enabled by the control device 3 and the domestic technology device 100 begins the heating process - warm water flows.
  • the preset target temperature can optionally be displayed in the control unit 5.
  • a continuous measurement is preferably carried out via the interacting components (control device 3, measuring device 20, measuring sensor 21) and the function carried out in the start-up operating state is carried out repeatedly.
  • the conductivity of the water is continuously monitored by the developed system.
  • the setpoint-actual value comparison can be carried out by taking two measurements and calculating the arithmetic mean (normal and inverted values). The arithmetic mean of the actual value is compared with the setpoint range. A binary evaluation according to "within tolerance” or “outside tolerance” is sufficient as a result. The result of the evaluation can be sent by telegram.
  • the setpoint range can preferably be parameterized or set via software.
  • the setpoint range (and thus the switch-off limits) are implemented in the software at the factory and that it is not possible for a user or service technician to manipulate or change the setpoint range.
  • a preferred circuit of the system according to the invention for controlling the domestic appliance 100 is now described.
  • the supply voltage and I 2 C data lines from the domestic appliance 100 for determining the actual value (conductance measurement) are implemented via an I2C connection.
  • a DCDC converter ensures the isolation of the supply voltage and an I 2 C Iso component ensures the isolation of the data line.
  • a 3V3 A linear regulator is provided to decouple the rest of the circuit from the DCDC converter.
  • This supplies a microcontroller, the secondary I2C component, two driver stages 30 and an amplifier stage 31.
  • the microcontroller generates a 3V3 alternating voltage via the two driver stages 30. This is applied to a resistance divider consisting of series resistor Rv and water resistance Rw.
  • the measurement signal is passed to the microcontroller via the amplifier stage 31, where it is evaluated and passed on to the control device 3 via the I 2 C bus.
  • Fig. 4 shows a perspective view of a hot water outlet side flange 15 of the domestic technology device 100 with a measuring sensor 21 designed as electrodes 22, 22'.
  • Electrically conductive hold-down devices 23 made of sheet metal are attached to the top of the housing of the flange 15 by means of fastening screws 26 and transmit the measuring signal of the measuring sensors 22, 22' via cable lug sleeves 24.
  • the measuring sensors 22, 22' are electrically connected to the hold-down device 23 by means of fastening nuts 25 and are fixed in the axial direction of the measuring sensors 22, 22'.
  • Fig. 5 shows exemplary arrangements of measuring sensors 21 designed as electrodes 22, 22' in the domestic technology device 100.
  • Arrangement A represents a Schuko plug version without a metal retainer.
  • the plug 27 protrudes through openings in a component, such as the flange 15, into a fluid-carrying line section, which is preferably arranged in the downstream section 11.
  • the plug 27 can be attached to the component by means of screws, clamps or via the clamping force of the plug 27.
  • the line 11 can be sealed by means of O-rings on the electrodes 22, 22', a flat seal on each electrode 22, 22' or a large flat seal between the plug 27 and the component (e.g. flange 15).
  • Arrangement B shows a similar arrangement based on the principle of a Schuko socket.
  • the measuring sensors 21, again designed as electrodes 22, 22' can be permanently attached - for example by overmolding, casting, gluing, welding - in a fluid-carrying component, so that the measuring sensors 22, 22' protrude into the fluid flowing through the line 11.
  • An electrical spring connection to the electrodes 22, 22' can be established by means of a plug 27 in order to tap an electrical signal.
  • the electrodes 22, 22' are designed as two screws spaced parallel to each other.
  • the measuring sensor 21 is designed as two electrodes 22, 22' spaced coaxially from one another.
  • Arrangement E shows a top view of two electrodes 22, 22' screwed onto a circuit board as a measuring sensor 21 with conductor tracks for deriving the measuring signal, which can be forwarded by means of a snap-in plug that can be connected to the circuit board.
  • the measuring sensor 21 is designed as two electrodes 22, 22' cast into a fluid-carrying component made of plastic.
  • Arrangement G shows an arrangement in which the measuring sensor 21 is formed by a screw 22 and an electrically conductive component (e.g. water outlet) 22'.
  • an electrically non-conductive component 28 is arranged at the hot water outlet between two electrically conductive line sections serving as electrodes 22, 22'.
  • the arrangement can be sealed using flat seals.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen, insbesondere elektronischen, Warmwasserbereiter und ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen, insbesondere elektronischen, Warmwasserbereiters, vorzugsweise solche Warmwasserbereiter mit spannungsführenden Heizkörperoberflächen im Wasser. Während die Erfindung besonders für derartige Durchlauferhitzer beschrieben ist, so findet sie ebenfalls auf andere fluidführende Haustechnikgeräte Anwendung.
  • Warmwasserbereiter sind fluidführende Haustechnikgeräte wie zum Beispiel Durchlauferhitzer, die beispielsweise zum Erzeugen von Warmwasser unter Verwendung insbesondere elektrischer Energie eingesetzt werden. Ein solcher Durchlauferhitzer umfasst ein oder mehrere elektrische Heizelemente, mit Hilfe denen in Abhängigkeit der den Heizelementen zugeführten elektrischen Leistung ein durch Kanäle im Durchlauferhitzer geführtes Fluid, typischerweise Wasser, auf eine gewünschte, voreinstellbare Temperatur erhitzt werden kann. Durchlauferhitzer liefern Warmwasser ohne Standby-Verluste, weil sie Wasser nur dann erhitzen, wenn heißes Wasser benötigt wird.
  • Moderne Durchlauferhitzer sind entweder mit einem Blankdraht-Heizelement oder mit einem mit Metall ummantelten Heizelement ausgestattet. Die Potentialdifferenz zwischen dem Blankdraht und den mit dem Erdpotential elektrisch leitend verbundenen Wasserzulaufkanal bzw. dem Wasserablaufkanal führt während des Betriebs der Heizeinrichtung zu entsprechenden Ableitströmen. Demnach sind Ableitstrecken vorgesehen, so dass insbesondere übermäßige elektrische Ableitströme an den mit dem Erdpotential verbundenen Wasserzulauf- und Wasserablaufanschlüssen verhindert werden. Die Größe dieser Ableitströme hängt dabei unter anderem auch von der Leitfähigkeit des durch die Kanäle fließenden Wassers ab. Des Weiteren besteht bei einem Blankdraht-Heizelementsystem die Gefahr der Überhitzung des Drahtelementes, wenn Luftblasen mit dem Wasser in das Gerät gelangen.
  • Um die Einhaltung eines vorgegebenen Ableitstromgrenzwertes zu überwachen und steuern, schlägt die EP 2 840 404 eine Steuereinrichtung vor, die eine zum Ermitteln eines hypothetischen Ableitstromwertes auf Basis des Leitfähigkeitswertes und mindestens einem, vorgegebenen, bauartbedingten Geräteparameter eingerichtete Auswerteeinheit umfasst und angepasst ist, die Heizleistung der Blankdrahtheizeinrichtung zu reduzieren, sofern der hypothetische Ableitstromwert einen vorgegebenen Ableitstromschwellwert übersteigt. Durch die Ermittlung des hypothetischen Ableitstromwertes sei es möglich, den tatsächlich gegen Erde fließenden Ableitstrom in Abhängigkeit des Leitfähigkeitswertes und des Geräteparameters exakt zu bestimmen und erst im Falle einer Überschreitung des vorgegebenen Ableitstromschwellwertes durch die Reduktion der Heizleistung der Blankdrahtheizeinrichtung den tatsächlich gegen Erde fließenden Ableitstrom zu reduzieren. Nachteilig an der bekannten Steuereinrichtung ist, dass die Regelgröße (Ableitstrom) von der Messgröße (Leitfähigkeitswert) abweicht sowie die Tatsache, dass keine Maßnahmen zur Vermeidung von Schäden durch Überhitzung des Drahtelementes infolge von Luftblasen getroffen werden.
  • Um die Gefahr der Überhitzung des Drahtelementes aufgrund von im System vorliegenden Luftblasen zu vermeiden, schlägt die WO 2014/098943 A1 vor, einen optischen Sensor in einem Durchlauferhitzer mit einem Blankdrahtelement anzuordnen, um ein Glühen des Drahts zu erfassen. Ein Nachteil der Verwendung eines optischen Sensors stellt die Tatsache dar, dass die Kosten durch Anschaffung des optischen Sensors und der notwendigen konstruktiven Veränderung bekannter Durchlauferhitzer steigen. Zudem ist es sehr aufwendig, den gesamten Bereich des sich über einen relative breiten Leitungsabschnitt erstreckenden Heizelements zu überwachen, da hierfür mehrere optische Sensoren eingesetzt werden müssten.
  • DE 10 2014 000536 A1 beschreibt einen elektrischen Durchlauferhitzer umfassend zwei Messelektroden angeordnet in einem wasserführenden Kanal, eine Leitfähigkeits-Messelektronik, einen Transformator mit einer Primärseite und einer Sekundärseite. Die Messelektronik ist an der Primärseite und die beiden Messelektroden sind an der Sekundärseite angeschlossen, so dass die Messelektronik über den Transformator mit den Messelektroden galvanisch entkoppelt ist. Die Messelektronik stellt ein elektrisches, primärseitiges Wechselspannungssignal an der Primärseite des Transformators bereit, so dass sich an der Sekundärseite ein sekundärseitiger Wechselstrom über die Messelektroden und durch das Wasser in Abhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit des Wassers einstellt, der sekundärseitige Strom an der Primärseite einen primärseitigen Strom beeinflusst und die Messelektronik diesen primärseitigen Strom zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit misst.
  • DE 84 28 975 U1 beschreibt einen Heißwasser-Durchlauferhitzer mit einem einen wasserdurchströmten Kanal aufweisenden Gehäuse, bei welchem in einem Teilstück dieses Kanals ein eine von elektrischem Strom durchflossene Heizspirale enthaltendes Isolierrohr angeordnet ist und innerhalb des Gehäuses eine durch eine in Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit des im Strömungskanal enthaltenen Wassers kontrollierbare und den Heizstrom der Heizspirale steuerbare Wassermangel-Sicherungseinrichtung angeordnet ist, die einen Fühler aufweist, welcher innerhalb des Kanals angeordnet ist.
  • DE 28 03 951 A1 beschreibt einen elektrischen Durchlauferhitzer mit wenigstens einem Blankdrahtheizkörper und wenigstens einem wasserführenden Kanal. Im Kanal sind zwei Elektroden angeordnet, deren Abstand eine Widerstandsstrecke bildet. An die Elektroden ist eine von der Netzspannung des Heizkörpers abgeleitete Gleichspannung angelegt. Eine Elektrode liegt an einer elektronischen Vergleichsschaltung , die bei einem einen Minimalwert unterschreitenden Widerstandswert der Widerstandsstrecke ein Abschaltsignal abgibt.
  • WO 2011/082452 A1 beschreibt einen Wärmeerzeuger umfassend einen elektrischen Flüssigkeitsheizer, der so betrieben werden kann, dass er Flüssigkeit aufnimmt und die Flüssigkeit erwärmt, indem elektrischer Strom durch die Flüssigkeit geleitet wird, wodurch sich die Flüssigkeit aufgrund der Widerstandseigenschaften der Flüssigkeit erwärmt. Der Wärmeerzeuger umfasst ferner einen Flüssigkeitsbehälter in einem Wärmetauscher, um erwärmte Flüssigkeit von der elektrischen Flüssigkeitsheizung aufzunehmen und die erwärmte Flüssigkeit über den Wärmetauscher auf eine Substanz zu übertragen, wobei sich die zu erwärmende Substanz in der Nähe des Wärmetauschers befindet.Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Warmwasserbereiter mit spannungsführenden Heizkörperoberflächen im Wasser und ein zugehöriges Verfahren zur Steuerung anzugeben, welche die oben beschriebenen Nachteile zumindest teilweise vermeidet. Insbesondere soll ein Durchlauferhitzer bereitgestellt werden, der einen sicheren Betrieb so ermöglicht, dass weder das Haustechnikgerät beschädigt noch ein Benutzer beeinträchtigt wird.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Durchlauferhitzer nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen definiert.
  • In einem Aspekt wird ein Warmwasserbereiter vorgeschlagen mit einem Strömungskanal, der eine Heizstrecke umfasst, einem Heizelement, insbesondere einem Blankdrahtheizelement, das im Bereich der Heizstrecke angeordnet ist, einem Messsensor, der zwei voneinander beabstandete, in den Strömungskanal reichende Elektroden aufweist und zum Messen eines Widerstands eines durch den Strömungskanal strömenden Fluids durch Anlegen einer Wechselspannung zwischen den zwei voneinander beabstandeten Elektroden ausgebildet ist; und einer elektronischen Steuerungseinrichtung zum Steuern des elektrischen Durchlauferhitzers, wobei die elektronische Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Heizleistung des Heizelements in Abhängigkeit des gemessenen Widerstands zu steuern, insbesondere die Heizleistung bei Unterschreiten eines Schwellwertes des Widerstands zu unterbrechen.
  • Erfindungsgemäß kann somit ein einfacher Vergleich stattfinden, der für einen gemessenen Widerstand bestimmt, ob eine kritische Situation vorliegt, beispielsweise der Ableitstrom einen zulässigen Wert überschreitet. Hierfür können Vergleichs- und/oder Schwellwerte des Widerstands fest in der Steuerungseinrichtung des Durchlauferhitzers vordefiniert sein, so dass keine weitere Berechnung notwendig ist. Besonders bevorzugt sind die von dem Messsensor bereitgestellten Messwerte, insbesondere Widerstandswerte, bereits zum unmittelbaren Vergleich mit dem in der Steuerungseinrichtung definierten Vergleichswert geeignet.
  • Eine Umsetzung ist beispielsweise durch eine einfache Widerstandsbrücke möglich, keine Verarbeitung der Signale ist erforderlich. Anders ausgedrückt, eine Bestimmung des Widerstands ist nicht nötig, es reicht, den herrschenden Widerstand, beispielsweise eben durch die Widerstandsbrücke, mit einem voreinprogrammierten Schwellwert zu vergleichen.
  • Die Widerstandsmessung ist hierbei durch den Messsensor, der zwei Elektroden aufweist, besonders einfach möglich. Zwei Elektroden des Messsensors sind in Kontakt mit dem Fluid in dem Strömungskanal, insbesondere mit Wasser. Indem zwischen diesen eine Spannung angelegt wird, ist der dazwischen anliegende Widerstand direkt über den fließenden Strom bestimmbar. Das Anlegen einer Wechselspannung reduziert auf vorteilhafte Weise die Materialablagerung an den Elektroden, so dass ein sicherer Betrieb auch über die Lebensdauer des Warmwasserbereiters möglich ist.
  • Vorzugsweise ist der Schwellwert über ein verstellbares Potentiometer bzw. einen einstellbaren Widerstand auf der Platine einstellbar. Damit können unterschiedliche Vor- bzw. Nachlaufstrecken abgebildet werden und unterschiedliche Typen von Warmwasserbereitern über den einstellbaren Widerstand differenziert werden, ohne dass weitere Anpassungen, beispielsweise an der Auswerteelektronik oder Steuerung, benötigt werden.
  • In einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Schwellwert und/oder die Berechnung über ein Update eingegeben, angepasst oder geändert, insbesondere von einem Leitrechner oder Server/Firmenserver über das Internet oder mit anderen Datenübertragungseinrichtungen. Ein lokales Update am Gerät mittels eines Datenträgers ist ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel, um ein Update zu einer Parametrierung des Schwellwertes und anderer Daten auf den Warmwasserbereiter aufzuspielen. Sogar der Algorithmus der Berechnung ist mit einem Update änderbar. Das Update kann alternativ oder zusätzlich über Funkübertragung, insbesondere in einem lokalen Netzwerk wie in einem W-LAN, oder rüber Nahbereichfunk wie beispielsweise NFC und/oder Bluetooth und ähnliches erfolgen.
  • Vorteilhaft ist weiterhin ein Schwellwert hinterlegt oder eingestellt, vorteilhaft dynamisch oder gleitend, der abhängig von externen Parametern abhängt, die über das Intranet oder anderweitige Datenübertragung mit dem Warmwassergerät ausgetauscht werden. So kann der Schwellwert beispielsweise von einem Verfügbarkeitswert von Energie aus Stromnetzen, von Temperaturen eines Wassers oder einer Umgebung, der Jahreszeit, der Tageszeit, einer Tide, einem Wasserstand des Grundwassers oder eines Wasserspiegels eines Meeres, Flusses oder Sees oder anderen Rahmenbedingungen abhängen. Damit wird vorteilhaft gesteuert oder geregelt, dass der Warmwasserbereiter von diesen Parametern oder einem dieser Parameter einen abhängigen Schwellwert erhält, ermittelt oder berechnet. Somit wird insbesondere die Leistung des Warmwasserbereiters beeinflusst.
  • Vorteilhaft ist ein Schwellwertbereich für den Schwellwert vorgegeben, mit einem Minimalschwellwert und/oder einem Maximalschwellwert. Per Update oder Einstellung am Potentiometer ist der Schwellwert vorteilhaft nicht über den Maximalschwellwert einstellbar und/oder der Schwellwert ist nicht unter den Minimalschwellwert einstellbar. Zumindest einer, der Maximalschwellwert und/oder der Minimalschwellwert, entsprechen einem zulässigen, insbesondere einem von einem Werk, einer Behörde oder einem Approbationsinstitut zugelassenem Wert oder vorteilhaft zugelassenem Wertebereich.
  • Bei dem elektrischen Warmwasserbereiter handelt es sich vorzugsweise um einen solchen mit spannungsführenden Heizkörperoberflächen im Wasser. Dies kann beispielsweise ein Blankdrahtheizelement sein, bei dem der Kontakt der spannungsführenden Oberfläche gewünscht ist, oder ein Rohrheizkörper, bei dem durch Fehlstellen beispielsweise in der Isolierung ein unerwünschter leitender Kontakt mit dem Wasser entsteht. In sämtlichen Fällen ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung einen sicheren Betrieb des Warmwasserbereiters, da keine Ableitströme zu dem Nutzer geführt werden. Zudem kann durch die erfindungsgemäße Lösung eine zusätzliche Sicherheit geschaffen werden, falls ein Masseanschluss des Warmwasserbereiters nicht oder nicht fachgerecht angeschlossen ist. Die Widerstandsmessung bzw. eine erste Widerstandsmessung findet insbesondere mit Beginn eines Zapfvorgangs am Durchlauferhitzer statt, das heißt vor dem Zeitpunkt, zu dem das Heizelement mit Strom beaufschlagt wird. Das Heizelement wird demnach vorzugsweise erst dann mit Strom beaufschlagt, wenn die Initialisierung der weiteren Komponenten erfolgt ist und die Widerstandsmessung durchgeführt wurde. Vorzugsweise ist der Warmwasserbereiter auch dazu ausgebildet, Dampf- oder Luftblasen in dem Strömungskanal zu detektieren, beispielsweise indem ein Widerstand zwischen den Elektroden einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Auch im Falle eines Auftretens von Luft in dem Strömungskanal kann der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer einen sicheren Betrieb gewährleisten, beispielsweise die elektrische Heizleistung an das Heizelement unterbrechen.
  • Die Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise eingerichtet, um zu bestimmen, ob der gemessene Widerstand (hier auch als Istwert bezeichnet) unterhalb, innerhalb oder oberhalb eines vordefinierten Sollwertebereichs liegt und in Abhängigkeit davon die Heizleistung des Heizelements, vorzugsweise Blankdrahtheizelements, zu steuern.
  • Der Erfindung liegt besonders die Erkenntnis zugrunde, dass durch Messen eines Widerstands und Angabe eines Sollwertebereichs, zu dem ein gemessener Widerstand unterhalb, innerhalb und oberhalb liegen kann (d.h. der Sollwertebereich umfasst insbesondere nicht den Wert "Null") sowohl Luft oder Blasen in der Leitung erfasst werden können als auch ein möglicherweise überhöhter Ableitstromwert erkannt werden und entsprechend die Heizleistung angepasst werden kann. Des Weiteren ist keine Berechnung wie beispielsweise die eines hypothetischen Ableitstroms notwendig. Mit geringem Soft- und Hardwareaufwand können somit mit hoher Zuverlässigkeit hier beschriebene Fehlerzustände des Haustechnikgeräts festgestellt werden, um entsprechenden Gegenmaßnahmen wie eine Reduktion der Heizleistung oder ein Abschalten des Geräts zu ergreifen, um den Nutzer oder das Gerät vor Schaden zu bewahren.
  • Als Messsensor eignen sich für die Zwecke der Erfindung alle Sensoren, die eine von dem elektrischen Widerstand abhängige Größe bestimmen können. Hierzu zählen insbesondere auch Leitfähigkeitssensoren sowie weitere Anbauteile des Warmwasserbereiters, wie beispielsweise Heizbolzen, Temperaturfühler, Messsonden, Ein-/ Auslaufrohr, Kühlrohr, Verschluss-/ Verrastungsklammern, Drucksensoren, Achse von Motorventil, Drosselschraube, separate Schrauben, etc.
  • Optional kann in Abhängigkeit des gemessenen Widerstands auch ein Warnsignal an eine Empfangseinheit gesendet werden. Bei der Empfangseinheit handelt es sich vorzugsweise um einen durch einen Nutzer des Haustechnikgeräts visuell oder akustisch wahrnehmbare Empfangseinheit wie beispielsweise um einen oder mehrere Anzeigeeinrichtungen (Displays), eine oder mehrere Leuchten, einen oder mehrere Summer/Vibrationsmotoren und/oder einen oder mehrere Lautsprecher.
  • Hinsichtlich des Sollwertebereichs gelten vorzugsweise nachfolgende, hier als (spezifische) Widerstandswerte angegebene, Bereiche (untere und obere Grenzen sind jeweils im Sollwertebereich enthalten): 200 bis 1200 Ωcm, bevorzugt 350 bis 1000 Ωcm, weiter bevorzugt 450 bis 900 Ωcm. Die Sollwertebereiche sind üblicherweise abhängig von nationalen Vorgaben, so dass Sollwerte auch beispielsweise in dem Bereich von 100 bis 2000 Ωcm liegen können.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die, vorzugsweise einen Mikroprozessor aufweisende, Steuerungseinrichtung einen Startbetriebszustand auf. Im Startbetriebszustand wird die Heizleistung (nur) aktiviert (Heizfreigabe), wenn der Istwert innerhalb des Sollwertebereichs liegt. In diesem Fall kann bspw. warmes Wasser gezapft werden. Liegt der Istwert außerhalb des Sollwertebereichs, bleibt die Heizeinrichtung aus und es kann bei Bedarf ein erstes Warnsignal an eine Empfangseinheit gesendet werden. Damit werden Fehlerzustände der hier erwähnten Art vermieden.
  • Der Startbetriebszustand wird gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung aktiviert, sobald die Steuereinrichtung ein Warmwasseranfragesignal (bspw. durch entsprechende Zapfhahnstellung und/oder Detektion einer Strömung in der fluidführenden Leitung) empfängt. Zur Detektion einer Strömung kann das Haustechnikgerät einen Durchflusssensor aufweisen. Alternativ ist es auch möglich, dass der Strömungszustand anhand einer Zapfhahnstellung bestimmt wird, wobei eine offene Warmwasserstellung darauf hinweist, dass Fluid durch die in dem Gehäuse angeordnete fluidführende Leitung fließt.
  • Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuerungseinrichtung einen Heizbetriebszustand auf. Der Heizbetriebszustand wird aktiviert, nachdem die Heizfreigabe erteilt wurde. Im fehlerfreien Betrieb (d.h. wenn und solange der Istwert innerhalb des Sollwertebereichs liegt) wird der Heizbetriebszustand erst durch Beendigung der Warmwasseranfrage, die bspw. durch den oben beschriebenen Durchflusssensor detektiert werden kann, beendet. Liegt einer der hier näher beschriebenen Fehler vor, wird der Heizbetriebszustand vor Beendigung der Warmwasseranfrage beendet.
  • Demnach weist die Steuerungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung einen Fehlerbetriebszustand auf, in dem die Heizleistung wenigstens teilweise und bevorzugt vollständig reduziert wird, wenn der Istwert außerhalb des Sollwertebereichs liegt.
  • Ein Fehlerbetriebszustand ist vorzugsweise (nur) über Beendigung der Warmwasseranfrage, d.h. bspw. Schließen eines Zapfhahns, zurücksetzbar. Das bedeutet, dass die Steuerungseinrichtung mit Beendigung der Warmwasseranfrage in den Ruhezustand schaltet und für eine erneute Warmwasseranfrage bereit ist. Die Steuerungseinrichtung wird durch erneutes Empfangen eines Warmwasseranfragesignals in den Startbetriebszustand gesetzt. Der eingangs erwähnte Funktionsablauf wiederholt sich.
  • Alternativ kann der Fehlerbetriebszustand nur über ein manuelles Zurücksetzen durch einen Benutzer oder einen Techniker ermöglicht werden. Hierdurch wird die Sicherheit des Betriebs weiter erhöht.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinrichtung eingerichtet, wiederholt, vorzugsweise kontinuierlich, zu bestimmen, ob ein wiederholt bzw. kontinuierlich gemessener Widerstand unterhalb, innerhalb oder oberhalb eines vordefinierten Sollwertebereichs liegt, insbesondere, wenn sich die Steuerungseinrichtung im Heizbetriebszustand befindet. Der Begriff "wiederholt" bezieht sich auf mindestens zwei, vorzugsweise mindestens vier, durchgeführte Zyklen des Erfassens und/oder Abgleichs, wobei beispielsweise ein Mittelwert oder eine andere Verarbeitung für die Signalausgabe der Steuerungseinrichtung erfolgen kann. Der Begriff "kontinuierlich" beschreibt wiederholt in vordefinierten Zeitabständen bis zum Ende des Zapfvorgangs durchgeführte Zyklen des Erfassens und/oder Abgleichs. Die Zeitabstände sind hierbei vorzugsweise beliebig kurz, so dass von einer kontinuierlichen Messung gesprochen wird. Vorzugsweise werden alle der kontinuierlichen Bestimmungen als mindestens zwei, vorzugsweise mindestens vier, wiederholte Zyklen des Erfassens und/oder Abgleichs ausgeführt. Durch diese Maßnahme wird ein sicherer Betrieb des Haustechnikgeräts während der gesamten Dauer der Warmwasseranfrage gewährleistet.
  • Beispielsweise sind Schwankungen in der Wasserqualität der Hintergrund für die Anzahl der kontinuierlichen Messungen. Zusätzlich ist bei dem erfindungsgemäßen Warmwasserbereiter durch den bestimmten Widerstand daher eine Kennzahl über verschmutztes beziehungsweise verunreinigtes Wasser gegeben.
  • Die bevorzugten mindestens zwei vorzugsweise mindestens vier Abfolgen der Messungen beziehen sich auf die Kommunikation zwischen der unterschiedlichen Software. Es geht darum, EMV Einflüsse / Störungen, Kommunikationsprobleme, etc. zu vermeiden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinrichtung eingerichtet, um bei Unterschreiten des ermittelten Istwerts von dem vordefinierten Sollwertebereich ein zweites Warnsignal und/oder bei Überschreiten des ermittelten Istwerts von dem vordefinierten Sollwertebereich ein drittes Warnsignal und/oder bei innerhalb eines vordefinierten Zeitraums und bei einem über einen zulässigen Schwankungsgrad schwankenden Istwert ein viertes Warnsignal an die Empfangseinheit zu senden. Dieser Ausführungsform liegt der Zusammenhang zugrunde, dass Wasser mit hohem Salzgehalt eine hohe Leitfähigkeit bzw. einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweist als ein entsprechendes Fluid mit niedrigerem Salzgehalt und Luft im Vergleich zu Wasser eine relativ niedrige Leitfähigkeit bzw. einen relativ hohen elektrischen Widerstand aufweist.
  • Ein Unterschreiten des Sollwertebereichs durch den gemessenen Widerstand ist indikativ für eine relativ hohe Leitfähigkeit und somit weist das zweite Warnsignal auf eine zu hohe Salzfracht im Fluid (insbesondere Wasser) bzw. auf einen eventuell hohen Ableitstrom hin. Anders ausgedrückt, ein hoher Salzgehalt resultiert in einer hohen Leitfähigkeit - entsprechend einem geringen Widerstand, wodurch der Sollwert unterschritten wird. Analog resultiert ein geringer Salzgehalt in einer geringen Leitfähigkeit - entsprechend einem hohen Widerstand, wodurch der Sollwert überschritten wird. Ein Überschreiten ist in dem hier skizierten Beispiel also indikativ für eine relativ niedrige Leitfähigkeit, und somit weist das dritte Warnsignal auf die Anwesenheit von Luft in der Leitung bzw. Gefahr der Überhitzung hin. Ein Schwanken ist indikativ für Luftblasen im Leitungssystem. Hierauf und auf eine damit einhergehende Gefahr der Überhitzung weist das vierte Warnsignal hin. Der vordefinierte, zulässige Schwankungsgrad (bspw. innerhalb eines vordefinierten Zeitraums maximal zulässige Amplitude und/oder Anzahl der Amplituden) kann durch entsprechende Versuche ermittelt werden, bei denen die Leitung mit Luftblasen-freiem und Luftblasenhaltigem Wasser durchströmt wird und jeweils der Istwert über die Zeit aufgetragen wird.
  • Das erste Warnsignal, zweite Warnsignal, dritte Warnsignal und vierte Warnsignal können je nach gewünschtem Informationsgrad hinsichtlich einer möglichen Fehlerursache verschieden voneinander oder identisch sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuerungseinrichtung einen Manipulationsschutz auf. Zum Schutz vor Manipulation, einschließlich einer möglichen Fehlbedienung, ist es insbesondere bevorzugt, dass die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, um einen Kurzschluss des Messsensors oder dessen Kabel, ein Abziehen des Messsensorkabels, ein Abziehen der Spannungsversorgung der Steuerungseinrichtung und/oder Kabelbruch von Messsensor oder Spannungsversorgung zu detektieren. Hierbei kann beispielsweise ein zu kleiner Widerstand auf einen Kurzschluss und ein zu großer Widerstand auf einen Kabelbruch, ein nicht angeschlossenes oder abgezogenes Kabel hindeuten.
  • Zum Schutz der Hauptelektronik vor Störeffekten (EMV, Burst, Surge-Effekten), ist der Messsensor gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung Teil einer Messeinrichtung, die von der Steuerungseinrichtung galvanisch getrennt ist.
  • Erfindungsgemäß weist der Strömungskanal eine Vorschaltstrecke, die Heizstrecke und eine Nachschaltstrecke auf, wobei der Messsensor in der Nachschaltstrecke angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass auf eine Temperaturkorrektur (d.h. Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit) verzichtet werden kann, da in diesem Bereich die Temperatur und damit die Leitfähigkeit bereits den maximal erreichten Wert annimmt. Auch ist in diesem Bereich mit einer höheren Wahrscheinlichkeit mit dem Auftreten von Luftblasen verglichen mit der Strecke vor der Heizeinrichtung zu rechnen. Alternativ oder zusätzlich kann der Messsensor in der Vorschaltstrecke angeordnet sein. Dies erfordert lediglich eine Anpassung des Widerstandes, beispielsweise einer Widerstandsbrücke auf einer Leiterplatte.
  • Der Messsensor weist zwei voneinander beabstandete Elektroden auf. Diese können entlang des Strömungskanals längs oder quer zum Strömungskanal voneinander beabstandet sein. Besonders bevorzugt sind die Elektroden orthogonal zum Strömungskanal, das heißt senkrecht zu der Fließrichtung beabstandet. Hierdurch gibt es besondere Vorteile hinsichtlich des Druckverlustes, besonders bei kleinen Strömungskanälen. Gleichzeitig wird auch eine Beeinflussung des Messstroms durch den Ableitstrom vermieden.
  • Grundsätzlich können die Elektroden aus allen elektrisch leitenden und wasserführenden Komponenten gebildet werden. Vorzugsweise sind alle Komponenten der Elektroden trinkwasserkonform. Diese können insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Heizbolzen, Temperaturfühler, Messsonden, Ein- und/oder Auslaufrohr, Kühlrohr, Verschlussklammern, Verrasterungsklammern, Drucksensoren, Motorventilachsen, Schrauben und Drosselschrauben. Grundsätzlich ist es möglich, dass wenigstens eine Elektrode durch das Heizelement gebildet wird.
  • Bevorzugt ist jedoch das Heizelement selbst keine Elektrode des Messsensors und zusätzlich zum Heizelement sind zwei Elektroden zur Erfassung des Widerstandwerts vorgesehen.
  • Bezüglich dertrinkwasserkonformen Materialien sei insbesondere Edelstahl, wie beispielsweise Edelstahl, aufgrund dessen einfachen Beschaffung, Korrosionsbeständigkeit, Resistenz gegen Fouling bzw. Kalkablagerungen und organische Effekte erwähnt. Des Weiteren sind Metallbeschichtete, eloxierte, verchromte und vernickelte Materialien wie Metalle, Kunststoffe, Nichteisenmetalle und Sinterwerkstoffe denkbar.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verläuft eine durch die Elektroden gebildete Messstrecke quer zur Strömungsrichtung. Die durch die Elektroden gebildete Messstrecke stellt die kürzeste Verbindung innerhalb der fluidführenden Leitung zwischen den Elektroden dar. Bevorzugt verläuft die Messtrecke quer, insbesondere, orthogonal zur Strömungsrichtung. Dadurch können Störströme verhindert werden und eine Beeinflussung der Strömung sowie Druckverluste minimiert werden. Zusätzlich wird die Messung nicht von dem Ableitstrom beeinflusst.
  • Des Weiteren wird die Messeinrichtung mit Wechselstrom wie vorzugsweise Sicherheitskleinspannung betrieben. Dadurch werden unerwünschte Elektrolyseeffekte an der Messeinrichtung, insbesondere an den Elektroden, vermieden. Um störende Polarisationseffekte an der Messeinrichtung, insbesondere an den Elektroden, zu minimieren ist ferner bevorzugt, dass die Messeinrichtung im Niederspannungsbereich betrieben wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Steuerungseinrichtung einen Mikroprozessor, der eingerichtet ist, den Istwert nach Analog-/Digitalwandlung digital zu verarbeiten.
  • Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Warmwasserbereiters, insbesondere elektronischen Durchlauferhitzers zur Warmwasserbereitung, umfassend: Detektieren eines Widerstands eines durch einen Strömungskanal des Warmwasserbereiters strömenden Fluids mittels eines Messsensors, der zwei voneinander beabstandete, in den Strömungskanal reichende Elektroden aufweist und zum Detektieren eines Widerstands des Fluids durch Anlegen einer Wechselspannung zwischen den zwei voneinander beabstandeten Elektroden ausgebildet ist; und Steuern der Heizleistung des Heizelements in Abhängigkeit des detektierten Widerstands, insbesondere Unterbrechen der Heizleistung bei Unterschreiten und/oder Überschreiten eines Schwellwertes des Widerstands.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert demnach nicht notwendigerweise eine Datenverarbeitung des detektierten Widerstandes. Vielmehr ist ausreichend, dass für den detektierten Wert, beispielsweise mittels einer Widerstandsbrücke, festgestellt wird, ob der Wert einen Schwellwert unter- und/oder überschreitet.
  • Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf die zuvor gemachten Ausführungen des erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers verwiesen. In den entsprechenden Textpassagen sind die Funktionen des Durchlauferhitzers bereits beschrieben, die jeweils auch auf die verfahrensgegenständlichen Merkmale zutreffen und entsprechende Ausführungsformen darstellen.
  • Weitere bevorzugte und/oder zweckmäßige Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Ähnliche oder gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Hierbei zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Ansicht eines Durchlauferhitzers;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung der Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers;
    Fig. 3
    ein Schaltplan für eine bevorzugte Schaltung eines erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers;
    Fig. 4
    eine perspektivische Ansicht eines Warmwasserauslass-seitigen Flansches eines Durchlauferhitzers;
    Fig. 5
    beispielhafte Anordnungen von Messsensoren eines erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers.
  • Fig. 1 zeigt ein Haustechnikgerät 100, insbesondere einen elektrischen Durchlauferhitzer, mit einer fluidführenden Leitung 9, 10, 11, in dem sich in einem Leitungsabschnitt 9 ein Heizelement 12 zum Erwärmen des durch die Leitung (9, 10, 11) strömenden Fluids erstreckt. Das Heizelement 12 kann als Blankdrahtheizelement oder Rohrheizelement, vorzugsweise Blankdrahtheizelement, ausgebildet sein. Das Haustechnikgerät umfasst ferner einen Kaltwasserreinlass 6 zum Anschluss an eine wasserzuführende Wasserleitung und einen Warmwasserauslass 7. Der Warmwasseranschluss 7 kann über eine nicht dargestellte Warmwasserleitung mit einem Wasserhahn verbunden sein.
  • Insbesondere wenn es sich bei dem Heizelement 12 um ein Blankdrahtelement handelt, weist die Leitung vor und hinter dem Heizelement 12 eine Vorschaltstrecke 10 und eine Nachschaltstrecke 11 auf. Dabei handelt es sich um unbeheizte Kanäle, die als Widerstandsstrecken, für die am stromdurchflossenen Heizelement 12 anstehenden hohen Spannungen dienen, so dass an den Anschlüssen 6, 7 kein hoher Ableitstrom fließt. Bei einem bestimmungsgemäßem Anschluss der Anschlüsse 6, 7 an einen Schutzleiter fließt der Ableitstrom über den Schutzleiter ab.
  • Das Haustechnikgerät umfasst einen Messsensor 21 sowie eine elektronische Steuerungseinrichtung 3. Der Messsensor 21 ist zum Erfassen eines elektrischen Widerstands ausgestaltet. Die Steuerungseinrichtung 3 ist zum Steuern einer Heizleistung des Heizelements 12 unter Berücksichtigung des Widerstandswertes und einem vordefinierten Widerstandsbereich eingerichtet. Ein detektierter Widerstandswert muss nicht weiterverarbeitet, beispielsweise digitalisiert werden, es ist vielmehr ausreichend, dass ein Sollwert/Istwert-Abgleich, beispielsweise unter Verwendung einer Widerstandsbrücke, durchgeführt wird. Optional kann ein Warnsignal an eine Empfangseinheit gesendet werden. Bei der Empfangseinheit kann es sich um ein Bedienteil 5, eine am Haustechnikgerät angeordnete Warn-und/oder Kontrollleuchte und/oder ein mobiles Endgerät eines Nutzers handeln (nicht dargestellt). In der in Fig. 1 dargestellten Ausgestaltung ist der Messsensor 21 Teil einer Messeinrichtung 20, die vorzugsweise von der Steuerungseinrichtung 3 galvanisch getrennt geschalten ist.
  • Das Haustechnikgerät 100 kann ferner einen, mehrere oder folgende in Fig. 1 dargestellte Komponenten aufweisen.
    • Einen Einlasstemperatursensor 4 und/oder Auslasstemperatursensor 8, der in einem zu dem Heizelement 12 zuführenden Leitungsabschnitt 10 (Vorschaltstrecke) bzw. in einem von dem Heizelement 12 abführenden Leitungsabschnitt 11 (Nachschaltstrecke) angeordnet sein kann; und/oder
    • Einen Durchflusssensor 2, der in der Leitung 9, 10, 11, bspw. in der Vorschaltstrecke 10, angeordnet sein kann; und/oder
    • Ein Ventil 1 (in Fig. 1 als motorbetriebenes Ventil dargestellt), das in der Vorschaltstrecke 10 angeordnet sein kann; und/oder
    • Ein Bedienteil 5 zum Bedienen und/oder Warten des Haustechnikgeräts 100.
  • Vorzugsweise sind die vorgenannten Bestandteile (sofern vorhanden) mit der Steuerungseinrichtung 3 funktional gekoppelt, so dass die Steuerungseinrichtung 3 im fehlerfreien Betrieb (d.h., sofern der gemessene Widerstand innerhalb des Toleranzbereichs liegt) die Heizleistung von dem Heizelement 12 und/oder Ventilstellung von dem Ventil 1 in Abhängigkeit vom Durchfluss und/oder Eingangs- und/oder Ausgangstemperatur des Fluids und/oder einer gewünschten (vorbestimmten) Warmwassertemperatur steuert.
  • Grundlegende und bevorzugte Funktionen des erfindungsgemäßen Systems zum Steuern von dem Haustechnikgerät 100 werden im Folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben. Stellt ein Nutzer eine Warmwasseranfrage an das Haustechnikgerät 100, bspw. durch Öffnen einen Zapfhahn, bspw. für eine Dusche, so fließt Wasser durch die Leitung 9, 10, 11 des Haustechnikgeräts 100, und der Durchflusssensor 2 registriert den Warmwasserbedarf. Der Durchflusssensor 2 sendet einen Warmwasserbedarfssignal an die Steuerungseinrichtung 3. Nach Empfangen des Warmwasserbedarfssignals wird die Steuerungseinrichtung 3 aus dem Ruhezustand aufgeweckt und, nach einer möglichen Initialisierungsphase, in einen Startbetriebszustand versetzt.
  • Im Startbetriebszustand fragt die Steuerungseinrichtung von der Messeinrichtung 20 den durch den Messsensor 21 ermittelten (montanen) Istwert ab. Durch Abgleich E des Istwerts und eines vordefinierten Sollwerts (Istwert-Sollwert-Abgleich) steuert die Steuerungseinrichtung 3 die Heizleistung des Heizelements 12 wie folgt. Liegt der Istwert in einem vordefinierten Sollwertebereich, so wird die Heizfreigabe H erteilt. Andernfalls liegt ein Fehlerzustand vor und es wird keine Heizfreigabe NH erteilt. Vorzugsweise führt die Messeinrichtung 20 die Messung mit einer definierten Messspannung (AC) durch. Dabei können der Wasserwiderstand und folglich daraus der Leitwert des Wassers bestimmt werden.
  • Ist der Leitwert zu hoch wird keine Heizfreigabe erteilt und das Gerät schaltet in den Fehlerzustand - das Gerät heizt nicht. Der Fehlerzustand kann in dem Bedienteil 5 angezeigt werden. Es ist weiterhin möglich, dass der Fehlerzustand über ein Schließen der Warmwasseranfrage /des Zapfhahns zurückgesetzt werden kann. Mit anderen Worten ist die Steuerungseinrichtung 3 derart eingerichtet, dass sie durch ein Schließen des Zapfhahns, was wiederum mittels des Durchflusssensors 2 ermittelt werden kann, in den Ruhezustand versetzt wird. Dadurch ist das Haustechnikgerät 100 für eine erneute Warmwasseranfrage bereit und kann durch Registrieren einer Warmwasseranfrage aus dem Ruhezustand in den oben beschriebenen Startbetriebszustand versetzt werden.
  • Ist der Wasserwiderstand in der Toleranz, wird die Heizfreigabe von der Steuerungseinrichtung 3 erteilt und das Haustechnikgerät 100 beginnt den Heizprozess - es fließt warmes Wasser. Im Bedienteil 5 kann optional die voreingestellte Solltemperatur angezeigt werden. Nach Erteilen der Heizfreigabe, im sogenannten Heizbetrieb, wird über die interagierenden Komponenten (Steuerungseinrichtung 3, Messeinrichtung 20, Messsensor 21) vorzugsweise eine kontinuierliche Messung durchgeführt und die im Startbetriebszustand durchgeführte Funktion wiederholt durchgeführt. Während des gesamten Betriebs bzw. der gesamten Benutzung des Haustechnikgeräts 100 wird durch das entwickelte System der Leitwert des Wassers kontinuierlich überwacht.
  • Der Sollwert-Istwert-Abgleich kann erfolgen, indem zwei Messungen durchgeführt werden und der arithmetische Mittelwert (normal und invertierte Werte) gebildet wird. Der arithmetische Mittelwert des Istwerts wird mit dem Sollwertbereich abgeglichen. Als Ergebnis genügt eine binäre Bewertung gemäß "innerhalb der Toleranz" bzw. "außerhalb der Toleranz". Das Ergebnis der Bewertung kann per Telegramm verschickt werden.
  • Der Sollwertbereich ist bevorzugt softwareseitig parametrierbar bzw. einstellbar. Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Sollwertebereich (und somit die Abschaltgrenzen) werkseitig in der Software implementiert sind und es nicht möglich ist, dass durch einen Benutzer oder einen Servicetechniker der Sollwertebereich manipuliert oder verändert werden kann.
  • Bezugnehmend auf Fig. 3 wird nun eine bevorzugte Schaltung des erfindungsgemäßen Systems zum Steuern des Haustechnikgeräts 100 beschrieben. Über einen I2C Anschluss werden Versorgungsspannung und I2C Datenleitungen vom Haustechnikgerät 100 zur Ermittlung des Istwerts (Leitwertmessung) realisiert. Ein DCDC Wandler stellt die Isolierung der Versorgungsspannung und ein I2C Iso Baustein die Isolierung der Datenleitung sicher. Zur Entkopplung der restlichen Schaltung vom DCDC Wandler ist vorzugsweise eine 3V3 Linearregler vorgesehen. Dieser versorgt einen Mikrocontroller, den I2C Baustein sekundär, zwei Treiberstufen 30 und eine Verstärkerstufe 31. Der Mikrocontroller erzeugt über die zwei Treiberstufen 30 eine 3V3 Wechselspannung. Diese wird auf einen Widerstandsteiler aus Vorwiderstand Rv und Wasserwiderstand Rw aufgeprägt. Über die Verstärkerstufe 31 wird das Messsignal zum Mikrocontroller geleitet, dort ausgewertet und per I2C Bus an die Steuerungseinrichtung 3 weitergegeben.
  • Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines warmwasserauslassseitigen Flansches 15 des Haustechnikgeräts 100 mit als Elektroden 22, 22' ausgestaltetem Messsensor 21. Aus Blech gefertigte elektrisch leitende Niederhalter 23 sind mittels Befestigungsschrauben 26 an der Gehäuseoberseite des Flansches 15 befestigt und leiten das Messsignal der Messsensoren 22, 22' über Kabelschuhhülsen 24 weiter. Die Messsensoren 22, 22' sind mittels Befestigungsmuttern 25 mit dem Niederhalter 23 elektrisch leitend verbunden und in Axialrichtung der Messsensoren 22, 22' fixiert.
  • Fig. 5 zeigt beispielhafte Anordnungen von als Elektroden 22, 22' ausgebildeten Messsensoren 21 im Haustechnikgerät 100.
  • Anordnung A stellt eine Schuko-Stecker-Version ohne metallischen Niederhalter dar. Dabei ragt der Stecker 27 über in einem Bauteil, wie bspw. dem Flansch 15, befindliche Öffnungen in einen fluidführenden Leitungsabschnitt, der vorzugsweise in der Nachschaltstrecke 11 angeordnet ist. Der Stecker 27 kann mittels Schrauben, Klammer oder über die Klemmkraft des Steckers 27 am Bauteil befestigt sein. Mittels auf den Elektroden 22, 22' befindlichen O-Ringen, einer Flachdichtung an jeder Elektrode 22, 22' oder einer großen Flachdichtung zwischen dem Stecker 27 und dem Bauteil (bspw. Flansch 15) kann die Leitung 11 abgedichtet werden.
  • Anordnung B zeigt eine ähnliche Anordnung nach dem Prinzip einer Schuko-Steckdose. Hier können die wieder als Elektroden 22, 22' ausgestaltete Messsensoren 21 dauerhaft - beispielsweise durch Umspritzen, Vergießen, Verkleben, Verschweißen - in einem fluidführenden Bauteil befestigt sein, so dass die Messsensoren 22, 22' in das durch die Leitung 11 fließende Fluid hineinragen. Mittels Stecker 27 kann eine elektrische Federverbindung zu den Elektroden 22, 22' hergestellt werden, um ein elektrisches Signal abzugreifen.
  • Gemäß Anordnung C sind die Elektroden 22, 22' als zwei zueinander parallel beabstandete Schrauben ausgebildet.
  • In der Variante gemäß Anordnung D ist der Messsensor 21 als zwei zueinander koaxial beabstandete Elektroden 22, 22' ausgestaltet.
  • Anordnung E zeigt eine Draufsicht von zwei auf einer Platine verschraubte Elektroden 22, 22' als Messsensor 21 mit Leiterbahnen zur Ableitung des Messsignals, das mittels an die Platine anschließbarem Raststecker weitergeleitet werden kann.
  • In Anordnung F ist der Messsensor 21 als zwei in ein aus Kunststoff gefertigtes fluidführendes Bauteil vergossene Elektroden 22, 22' ausgestaltet.
  • Anordnung G zeigt eine Anordnung, in der der Messsensor 21 durch eine Schraube 22 und ein elektrisch leitendes Bauteil (z.B. Wasserauslauf) 22' gebildet ist.
  • In Anordnung H ist am Warmwasserauslauf ein elektrisch nichtleitendes Bauteil 28 zwischen zwei elektrisch leitenden, als Elektroden 22, 22' dienende Leitungsabschnitte angeordnet. Mittels Flachdichtungen kann die Anordnung abgedichtet werden.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Motorisiertes Ventil
    2
    Durchflusssensor
    3
    Steuerungseinrichtung
    4
    Einlasstemperatursensor
    5
    Bedienteil
    6
    Kaltwassereinlass
    7
    Warmwasserauslass
    8
    Auslasstemperatursensor
    9, 10, 11
    Fluidführende Leitung
    12
    Heizelement
    14
    Flussrichtung Warmwasserauslauf
    15
    Warmwasserauslassseitiger Flansch
    20
    Messeinrichtung
    21
    Messsensor
    22, 22`
    Elektroden
    23
    Niederhalter
    24
    Kabelschuhhülse
    25
    Mutter
    26
    Befestigungsschraube
    27
    Stecker
    28
    Nichtleitendes Material
    30
    Treiberstufe
    31
    Verstärkerstufe
    100
    Haustechnikgerät
    E
    Ergebnis Sollwert-Istwert-Abgleich
    H
    Heizelement aktiv
    NH
    Heizelement inaktiv

Claims (9)

  1. Elektrischer Warmwasserbereiter (100), insbesondere elektronischer Durchlauferhitzer, Heißwassersystem, Trinkwasser-Wärmepumpe, Kleinspeicher, Wandspeicher, Standspeicher und/oder Kochendwassergerät, mit
    - einem Strömungskanal (9, 10, 11), der eine Heizstrecke (10) umfasst,
    - einem Heizelement (12), insbesondere einem Blankdrahtheizelement, das im Bereich der Heizstrecke angeordnet ist,
    - einem Messsensor (21), der zwei voneinander beabstandete, in den Strömungskanal reichende Elektroden (22, 22') aufweist und zum Messen eines Widerstands eines durch den Strömungskanal (9, 10, 11) strömenden Fluids durch Anlegen einer Wechselspannung zwischen den zwei voneinander beabstandeten Elektroden (22, 22') ausgebildet ist; und
    - einer elektronischen Steuerungseinrichtung (3) zum Steuern des elektrischen Warmwasserbereiters, wobei die elektronische Steuerungseinrichtung (3) dazu ausgebildet ist, eine Heizleistung des Heizelements (12) in Abhängigkeit des gemessenen Widerstands zu steuern, insbesondere die Heizleistung bei Unterschreiten und/oder Überschreiten eines Schwellwertes des Widerstands zu unterbrechen,
    wobei der Strömungskanal (9, 10, 11) eine Vorschaltstrecke (9), die Heizstrecke (10) und eine Nachschaltstrecke (11) umfasst dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor (21) in der Nachschaltstrecke (11) angeordnet ist.
  2. Warmwasserbereiter (100) nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinrichtung (3) eingerichtet ist, um zu bestimmen, ob der gemessene Widerstand unterhalb, innerhalb oder oberhalb eines vordefinierten Sollwertebereichs liegt und in Abhängigkeit davon die Heizleistung des Heizelements (12) zu steuern.
  3. Warmwasserbereiter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine durch die Elektroden (22, 22') gebildete Messtrecke quer zur Strömungsrichtung verläuft.
  4. Warmwasserbereiter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Messsensor (21) zur wiederholten, insbesondere zur kontinuierlichen Messung des Widerstands ausgebildet ist.
  5. Warmwasserbereiter (100) nach Anspruch 4, wobei die Steuerungseinrichtung (3) eingerichtet ist, wiederholt, vorzugsweise kontinuierlich, zu bestimmen, ob ein wiederholt bzw. kontinuierlich gemessener Widerstand unterhalb, innerhalb oder oberhalb eines vordefinierten Sollwertebereichs liegt.
  6. Warmwasserbereiter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerungseinrichtung (3) und/oder die Messeinrichtung (20) einen Manipulationsschutz aufweist, wobei die Steuerungseinrichtung (3) bzw. die Messeinrichtung (20) insbesondere eingerichtet ist, um einen Kurzschluss oder eine Unterbrechung in einem Messschaltkreis, der den Messsensor (21) umfasst, und/oder eine Unterbrechung der Spannungsversorgung der Steuerungseinrichtung zu detektieren.
  7. Warmwasserbereiter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Messsensor (21) Teil einer Messeinrichtung (20) ist, die von der Steuerungseinrichtung (3) galvanisch getrennt ist.
  8. Warmwasserbereiter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Elektroden (22, 22') von unterschiedlichen Seiten in den Strömungskanal geschraubt sind und insbesondere Dichtungen, vorzugsweise O-Ring-Dichtungen, aufweisen.
  9. Verfahren zum Steuern eines elektrischen Warmwasserbereiters (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere elektronischen Durchlauferhitzers (100) Heißwassersystem, Trinkwasser-Wärmepumpe, Kleinspeicher, Wandspeicher, Standspeicher und/oder Kochendwassergerät zur Warmwasserbereitung, umfassend:
    - Detektieren eines Widerstands eines durch einen Strömungskanal (9, 10, 11) des Warmwasserbereiters (100) strömenden Fluids mittels des Messensors (21) und
    - Steuern der Heizleistung des Heizelements (12) in Abhängigkeit des detektierten Widerstands, insbesondere die Heizleistung bei Unterschreiten und/oder Überschreiten eines Schwellwertes des Widerstands zu unterbrechen.
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