PT118472B

PT118472B - METHOD OF OPERATING A FLUID HEATING DEVICE, FLUID HEATING DEVICE AND INSTANTANEOUS WATER HEATER

Info

Publication number: PT118472B
Application number: PT118472A
Authority: PT
Inventors: Santiago Catarina; Antonio Pinto Oliveira José; Antão Rômulo
Original assignee: Bosch Termotecnologia Sa
Priority date: 2023-01-17
Filing date: 2023-01-17
Publication date: 2024-10-30
Also published as: PT118472A

Abstract

A INVENÇÃO REFERE-SE A UM MÉTODO PARA OPERAR UM DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO DE FLUIDOS, EM QUE PELO MENOS UM PRIMEIRO ELEMENTO DE AQUECIMENTO ELÉTRICO (16A) E PELO MENOS UM OUTRO ELEMENTO DE AQUECIMENTO ELÉTRICO (18A, 20A) DO DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO DE FLUIDOS SÃO FORNECIDOS COM CORRENTE ELÉTRICA EM PELO MENOS UMA ETAPA DO MÉTODO, E EM QUE EM PELO MENOS UMA ETAPA DO MÉTODO UMA MODULAÇÃO DE POTÊNCIA DE UMA POTÊNCIA DE AQUECIMENTO TOTAL É AJUSTADA POR MEIO DE PELO MENOS UMA UNIDADE DE COMUTAÇÃO ELÉTRICA . PARA ALCANÇAR PELO MENOS UMA FASE DE MODULAÇÃO DE POTÊNCIA, PELO MENOS UM PRIMEIRO ELEMENTO DE AQUECIMENTO (16A) É OPERADO A UMA POTÊNCIA ELÉTRICA INFERIOR A UMA POTÊNCIA NOMINAL E PELO MENOS UM OUTRO ELEMENTO DE AQUECIMENTO ELÉTRICO (18A, 20A) É OPERADO A UMA POTÊNCIA ELÉTRICA INFERIOR A UMA POTÊNCIA NOMINALTHE INVENTION RELATES TO A METHOD FOR OPERATING A FLUID HEATING DEVICE, IN WHICH AT LEAST ONE FIRST ELECTRIC HEATING ELEMENT (16A) AND AT LEAST ONE OTHER ELECTRIC HEATING ELEMENT (18A, 20A) OF THE FLUID HEATING DEVICE ARE SUPPLIED WITH ELECTRIC CURRENT IN AT LEAST ONE STEP OF THE METHOD, AND IN WHICH IN AT LEAST ONE STEP OF THE METHOD A POWER MODULATION OF A TOTAL HEATING POWER IS ADJUSTED BY MEANS OF AT LEAST ONE ELECTRIC SWITCHING UNIT. TO ACHIEVE AT LEAST ONE PHASE OF POWER MODULATION, AT LEAST ONE FIRST HEATING ELEMENT (16A) IS OPERATED AT AN ELECTRICAL POWER LESS THAN A NOMINAL POWER AND AT LEAST ONE OTHER ELECTRICAL HEATING ELEMENT (18A, 20A) IS OPERATED AT AN ELECTRICAL POWER LESS THAN A NOMINAL POWER

Description

DESCRIÇÃODESCRIPTION

MÉTODO PARA OPERAR UM DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO DE FLUIDOS, DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO DE FLUIDOS E ESQUENTARDOR DE ÁGUA INSTANTÂNEOMETHOD OF OPERATING A FLUID HEATING DEVICE, FLUID HEATING DEVICE AND INSTANTANEOUS WATER HEATER

Campo técnicoTechnical field

A Presente invenção diz respeito a um método para operar um dispositivo de aquecimento de fluidos, um dispositivo de aquecimento de fluidos e um esquentador de água instantâneo.The present invention relates to a method for operating a fluid heating device, a fluid heating device and an instantaneous water heater.

Estado da técnicaState of the art

Um método para operar um dispositivo de aquecimento de fluidos, em particular um dispositivo de aquecimento de fluidos de um esquentador de água instantâneo, já foi proposto, no qual em pelo menos uma etapa do método, pelo menos um primeiro elemento de aquecimento elétrico e em pelo menos uma etapa do método adicional, pelo menos um elemento de aquecimento elétrico adicional do dispositivo de aquecimento de fluidos é fornecido com corrente elétrica e no qual em pelo menos uma etapa do método é definida uma modulação de potência de uma potência de aquecimento total do dispositivo de aquecimento de fluidos por meio de pelo menos uma unidade de comutação elétrica do dispositivo de aquecimento de fluidos.A method for operating a fluid heating device, in particular a fluid heating device of an instantaneous water heater, has already been proposed, in which in at least one step of the method, at least one first electric heating element and in at least one additional method step, at least one additional electric heating element of the fluid heating device are supplied with electric current and in which in at least one step of the method a power modulation of a total heating power of the fluid heating device is set by means of at least one electrical switching unit of the fluid heating device.

Descrição geralGeneral description

A invenção é baseada num método para operar um dispositivo de aquecimento de fluidos, em particular um dispositivo de aquecimento de fluidos de um esquentador de água instantâneo, em que em pelo menos uma etapa do método, pelo menos um primeiro elemento de aquecimento elétrico e em pelo menos uma etapa do método adicional, pelo menos um elemento de aquecimento elétrico adicional do dispositivo de aquecimento de fluidos é fornecido com corrente elétrica e em que em pelo menos uma etapa do método é definida uma modulação de potência de uma potência de aquecimento total do dispositivo de aquecimento de fluidos por meio de pelo menos uma unidade de comutação elétrica do dispositivo de aquecimento de fluidos.The invention is based on a method for operating a fluid heating device, in particular a fluid heating device of an instantaneous water heater, wherein in at least one method step at least one first electric heating element and in at least one additional method step at least one additional electric heating element of the fluid heating device are supplied with electric current and wherein in at least one method step a power modulation of a total heating power of the fluid heating device is set by means of at least one electrical switching unit of the fluid heating device.

Propõe-se que, para alcançar pelo menos uma fase de modulação de potência, pelo menos um primeiro elemento de aquecimento seja operado a uma potência elétrica inferior a uma potência nominal deste primeiro elemento de aquecimento e pelo menos um outro elemento de aquecimento elétrico seja operado a uma potência elétrica inferior a uma potência nominal deste outro elemento de aquecimento elétrico. Os elementos de aquecimento elétrico são preferencialmente concebidos como aquecedores de resistência, em particular na forma de uma bobina de aquecimento ou uma haste de aquecimento. A corrente elétrica é preferencialmente uma corrente alternada, particularmente preferencialmente uma corrente alternada trifásica. A unidade de comutação ativa preferencialmente um ou mais dos elementos de aquecimento, permitindo que a corrente elétrica flua através do(s) elemento(s) de aquecimento correspondente(s). A unidade de comutação desativa preferencialmente um ou mais dos elementos de aquecimento interrompendo a corrente elétrica através do(s) elemento(s) de aquecimento correspondente(s). A unidade de comutação preferencialmente executa uma sequência de repetição continuamente durante a duração de uma fase predeterminada da modulação de potência. Dentro da sequência de repetição, a unidade de comutação preferencialmente ativa e/ou desativa o elemento de aquecimento pelo menos uma ou várias vezes. A energia elétrica absorvida por um dos elementos de aquecimento é preferencialmente um valor eficaz de uma energia elétrica dependente do tempo conectada à corrente elétrica através deste elemento de aquecimento, com base na duração total da sequência de repetição. A unidade de comutação realiza preferencialmente uma primeira sequência de repetição para ativar e/ou desativar o primeiro elemento de aquecimento. A unidade de comutação realiza uma sequência de repetição adicional para ativar e/ou desativar o elemento de aquecimento adicional. As sequências de repetição podem começar ao mesmo tempo ou em momentos diferentes. Os elementos de aquecimento podem ser ativados simultaneamente durante as sequências de repetição, podem ser ativados sobrepostos no tempo, podem ser ativados alternadamente ou podem ser ativados um após o outro. As sequências de repetição têm de preferência a mesma duração e em particular menos de uma hora, de preferência menos de 1 minuto, especialmente de preferência menos de 30 segundos, especialmente de preferência menos de 5 segundos.It is proposed that, to achieve at least one phase of power modulation, at least one first heating element is operated at an electrical power lower than a nominal power of this first heating element and at least one other electrical heating element is operated at an electrical power lower than a nominal power of this other electrical heating element. The electrical heating elements are preferably designed as resistance heaters, in particular in the form of a heating coil or a heating rod. The electrical current is preferably an alternating current, particularly preferably a three-phase alternating current. The switching unit preferably activates one or more of the heating elements by allowing electrical current to flow through the corresponding heating element(s). The switching unit preferably deactivates one or more of the heating elements by interrupting the electrical current through the corresponding heating element(s). The switching unit preferably executes a repeating sequence continuously for the duration of a predetermined phase of the power modulation. Within the repetition sequence, the switching unit preferably activates and/or deactivates the heating element at least once or several times. The electrical energy absorbed by one of the heating elements is preferably an effective value of a time-dependent electrical energy connected to the electrical current via this heating element, based on the total duration of the repetition sequence. The switching unit preferably carries out a first repetition sequence to activate and/or deactivate the first heating element. The switching unit carries out a further repetition sequence to activate and/or deactivate the further heating element. The repetition sequences can start at the same time or at different times. The heating elements can be activated simultaneously during the repetition sequences, can be activated overlapping in time, can be activated alternately or can be activated one after the other. The repetition sequences are preferably of the same duration and in particular less than one hour, preferably less than 1 minute, especially preferably less than 30 seconds, especially preferably less than 5 seconds.

Como resultado de diferentes números e/ou durações de ativações do primeiro elemento de aquecimento em formas de realização da primeira sequência de repetição, o primeiro elemento de aquecimento absorve diferentes potências parciais elétricas da sua potência nominal. De preferência, o primeiro elemento de aquecimento absorve a energia nominal quando o primeiro elemento de aquecimento é ativado continuamente, isto é, ao longo de toda a duração da primeira sequência de repetição. Como resultado do número diferente e/ou duração das ativações do elemento de aquecimento adicional em formas de realização das sequências de repetição adicionais, o elemento de aquecimento adicional absorve uma potência parcial elétrica diferente da sua potência nominal. De preferência, o elemento de aquecimento adicional absorve a sua potência nominal quando o elemento de aquecimento adicional é ativado continuamente, isto é, ao longo de toda a duração da sequência de repetição adicional. Preferencialmente, uma pluralidade de configurações diferentes da primeira sequência de repetição e da sequência de repetição adicional são armazenadas numa memória de uma unidade de controlo ou regulação do dispositivo de aquecimento de fluidos. A unidade de controlo ou regulação ajusta preferencialmente a unidade de comutação. A unidade de controlo ou regulação seleciona preferencialmente as sequências de repetição para ativar e desativar os elementos de aquecimento em função da potência de aquecimento total a ser alcançada. Preferencialmente, a unidade de controlo ou regulação distribui a potência de aquecimento total a ser alcançada aos elementos de aquecimento selecionando as sequências de repetição. Preferencialmente, a unidade de controlo ou regulação opera cada um dos elementos de aquecimento na sua potência nominal apenas se a potência de aquecimento total a ser alcançada não puder ser alcançada por qualquer outra distribuição da potência de aquecimento total entre os elementos de aquecimento. Opcionalmente, pelo menos um valor limite adicional, por exemplo 25%, 50% ou 75% da potência nominal, é armazenado na unidade de controlo ou regulação, em cujo valor limite a unidade de controlo ou regulação não aumenta/diminui ainda mais a potência parcial de um dos elementos de aquecimento até que todos os elementos de aquecimento sejam operados nesta potência parcial e a potência de aquecimento total a ser alcançada ainda não tenha sido alcançada. Alternativamente, a unidade de controlo ou regulação utiliza um tamanho máximo de incremento no aumento/diminuição da potência parcial, em que após cada aumento/diminuição da potência parcial de um dos elementos de aquecimento pelo tamanho máximo de incremento, primeiro uma potência parcial de outro dos elementos de aquecimento é aumentada/diminuída.As a result of different numbers and/or durations of activations of the first heating element in embodiments of the first repetition sequence, the first heating element absorbs different electrical partial powers of its nominal power. Preferably, the first heating element absorbs the nominal power when the first heating element is activated continuously, i.e. throughout the entire duration of the first repetition sequence. As a result of the different number and/or duration of activations of the additional heating element in embodiments of the additional repetition sequences, the additional heating element absorbs a different electrical partial power of its nominal power. Preferably, the additional heating element absorbs its nominal power when the additional heating element is activated continuously, i.e. throughout the entire duration of the additional repetition sequence. Preferably, a plurality of different settings of the first repetition sequence and the additional repetition sequence are stored in a memory of a control or regulation unit of the fluid heating device. The control or regulation unit preferably adjusts the switching unit. The control or regulation unit preferably selects the repetition sequences for activating and deactivating the heating elements depending on the total heating output to be achieved. Preferably, the control or regulation unit distributes the total heating output to be achieved to the heating elements by selecting the repetition sequences. Preferably, the control or regulation unit operates each of the heating elements at its nominal output only if the total heating output to be achieved cannot be achieved by any other distribution of the total heating output among the heating elements. Optionally, at least one additional limit value, for example 25%, 50% or 75% of the nominal output, is stored in the control or regulation unit, at which limit value the control or regulation unit does not further increase/decrease the partial output of one of the heating elements until all heating elements are operated at this partial output and the total heating output to be achieved has not yet been achieved. Alternatively, the control or regulation unit uses a maximum increment size in the increase/decrease of the partial power, whereby after each increase/decrease of the partial power of one of the heating elements by the maximum increment size, first a partial power of another of the heating elements is increased/decreased.

Por meio da configuração de acordo com a invenção, uma carga térmica dos elementos de aquecimento pode vantajosamente ser distribuída por uma pluralidade de elementos de aquecimento. Em particular, o diferente envelhecimento e o diferente desgaste dos elementos de aquecimento em diferentes velocidades podem vantajosamente ser mantidos baixos. Além disso, uma temperatura dos elementos de aquecimento durante a operação do dispositivo de aquecimento de fluidos pode vantajosamente ser mantida baixa abaixo de uma potência nominal geral. Em particular, uma formação de depósitos dependente da temperatura, em particular escala, pode vantajosamente ser mantida baixa. Em particular, o dispositivo de aquecimento de fluidos pode vantajosamente ser operado com pouco desgaste abaixo de uma potência nominal total do dispositivo de aquecimento de fluidos.By means of the arrangement according to the invention, a heat load of the heating elements can advantageously be distributed over a plurality of heating elements. In particular, different aging and different wear of the heating elements at different speeds can advantageously be kept low. Furthermore, a temperature of the heating elements during operation of the fluid heating device can advantageously be kept low below an overall rated output. In particular, a temperature-dependent deposit formation, in particular scale, can advantageously be kept low. In particular, the fluid heating device can advantageously be operated with little wear below an overall rated output of the fluid heating device.

Além disso, propõe-se que a unidade de comutação elétrica seja controlada em pelo menos substancialmente todos as fases da modulação de energia de tal forma que a energia elétrica absorvida pelo, pelo menos, um primeiro elemento de aquecimento e uma energia elétrica absorvida pelo, pelo menos, um elemento de aquecimento adicional sejam pelo menos substancialmente iguais em média de tempo. O dispositivo de aquecimento de fluidos ajusta preferencialmente a energia elétrica em fases. Uma capacidade de resolução do dispositivo de aquecimento de fluidos em relação à energia elétrica é particularmente dependente de uma duração de uma sequência de comutação de base da unidade de comutação e/ou uma duração total das sequências de repetição. A unidade de controlo ou regulação preferencialmente aumenta/diminui a potência elétrica dos elementos de aquecimento por um tamanho mínimo de incremento, que é dado pela capacidade de resolução do dispositivo de aquecimento de fluidos. Por isto entende-se que a potência elétrica dos elementos de aquecimento é substancialmente igual, em particular que as potências elétricas dos elementos de aquecimento diferem umas das outras por um máximo de cinco incrementos mínimos, preferencialmente por um máximo de três, particularmente preferencialmente por um máximo de um incremento mínimo. Em particular, o tamanho máximo de incremento é igual ao tamanho mínimo de incremento. Por essencialmente todas as fases de modulação de potência deve ser entendido preferencialmente pelo menos em mais de 1/3, preferencialmente em mais de 1/2, particularmente preferencialmente em mais de 2/3, extremamente preferencialmente em 3/3, de todos as fases de modulação de potência. Por meio da configuração de acordo com a invenção, uma carga térmica dos elementos de aquecimento pode vantajosamente ser distribuída uniformemente.Furthermore, it is proposed that the electrical switching unit is controlled in at least substantially all phases of the power modulation in such a way that the electrical power absorbed by the at least one first heating element and an electrical power absorbed by the at least one additional heating element are at least substantially equal in time average. The fluid heating device preferably adjusts the electrical power in phases. A resolving capacity of the fluid heating device with respect to the electrical power is in particular dependent on a duration of a basic switching sequence of the switching unit and/or a total duration of the repeating sequences. The control or regulation unit preferably increases/decreases the electrical power of the heating elements by a minimum increment size, which is given by the resolving capacity of the fluid heating device. By this it is meant that the electrical power of the heating elements is substantially equal, in particular that the electrical powers of the heating elements differ from each other by a maximum of five minimum increments, preferably by a maximum of three, particularly preferably by a maximum of one minimum increment. In particular, the maximum increment size is equal to the minimum increment size. By essentially all power modulation phases is to be understood preferably at least in more than 1/3, preferably in more than 1/2, particularly preferably in more than 2/3, extremely preferably in 3/3, of all power modulation phases. By means of the configuration according to the invention, a heat load of the heating elements can advantageously be distributed evenly.

Além disso, propõe-se que pelo menos uma fase da modulação de potência seja realizada por uma sequência de repetição que compreende pelo menos duas janelas de tempo espaçadas no tempo, dentro das quais pelo menos um dos elementos de aquecimento é ativado. Preferencialmente, a unidade de comutação executa uma sequência de comutação de base em cada janela de tempo. Preferencialmente, a unidade de controlo ou regulação utiliza uma sequência de repetição e duas sequências de comutação de base diferentes, ou seja, uma sequência de alta potência e uma sequência de baixa potência, para definir uma potência parcial a ser fornecida por um dos elementos de aquecimento. A sequência de alta potência preferencialmente leva a uma potência elétrica mais alta do que a sequência de baixa potência. Em cada janela de tempo de uma das sequências de repetição, a unidade de comutação executa a sequência de alta potência ou a sequência de baixa potência. Um número total de janelas de tempo por sequência de repetição é preferencialmente constante. Um número de janelas de tempo de alta potência com a sequência de alta potência e um número de janelas de tempo de baixa potência com a sequência de baixa potência são preferencialmente determinados em função da potência parcial a ser definida. Se a unidade de controlo ou regulação utilizar pelo menos duas sequências de alta potência, as janelas de tempo com as sequências de alta potência são preferencialmente espaçadas uma da outra no tempo por pelo menos uma janela de tempo com uma sequência de baixa potência, em particular se janelas de tempo suficientes com a sequência de baixa potência estiverem disponíveis. Por meio da configuração de acordo com a invenção, a carga térmica pode vantajosamente ser distribuída homogeneamente ao longo do tempo. Em particular, picos de temperatura nos elementos de aquecimento podem vantajosamente ser mantidos baixos.Furthermore, it is proposed that at least one phase of the power modulation is carried out by a repetition sequence comprising at least two time windows spaced apart in time, within which at least one of the heating elements is activated. Preferably, the switching unit executes a basic switching sequence in each time window. Preferably, the control or regulation unit uses a repetition sequence and two different basic switching sequences, i.e. a high power sequence and a low power sequence, to define a partial power to be delivered by one of the heating elements. The high power sequence preferably leads to a higher electrical power than the low power sequence. In each time window of one of the repetition sequences, the switching unit executes either the high power sequence or the low power sequence. A total number of time windows per repetition sequence is preferably constant. A number of high power time windows with the high power sequence and a number of low power time windows with the low power sequence are preferably determined as a function of the partial power to be defined. If the control or regulation unit uses at least two high-power sequences, the time windows with the high-power sequences are preferably spaced apart in time by at least one time window with a low-power sequence, in particular if sufficient time windows with the low-power sequence are available. By means of the arrangement according to the invention, the heat load can advantageously be distributed homogeneously over time. In particular, temperature peaks at the heating elements can advantageously be kept low.

Além disso, propõe-se que, quando a sequência de repetição muda para uma sequência de repetição adicional da próxima fase mais alta/baixa da modulação de potência, uma operação dos elementos de aquecimento é alterada exatamente numa das janelas de tempo. Preferencialmente, a sequência de repetição e a sequência de repetição adicional têm uma distância de Hamming de um. Preferencialmente, a sequência de repetição adicional executa a sequência de alto desempenho exatamente uma vez mais/uma vez menos frequentemente do que a sequência de repetição. Preferencialmente, a sequência de repetição e a sequência de repetição adicional compreendem a sequência de comutação de alto desempenho pelo menos uma vez na mesma janela de tempo. Devido à configuração de acordo com a invenção, as flutuações de temperatura durante uma mudança da fase da modulação de potência podem vantajosamente ser mantidas baixas.Furthermore, it is proposed that when the repeating sequence changes to an additional repeating sequence of the next higher/lower phase of the power modulation, an operation of the heating elements is changed exactly in one of the time windows. Preferably, the repeating sequence and the additional repeating sequence have a Hamming distance of one. Preferably, the additional repeating sequence executes the high-performance sequence exactly once more/once less frequently than the repeating sequence. Preferably, the repeating sequence and the additional repeating sequence comprise the high-performance switching sequence at least once in the same time window. Due to the configuration according to the invention, temperature fluctuations during a change of the phase of the power modulation can advantageously be kept low.

Além disso, propõe-se que a ativação da unidade de comutação seja sincronizada com um cruzamento de zero de pelo menos uma fase da corrente elétrica. Preferencialmente, a sequência de comutação de base começa no cruzamento zero. Particularmente de preferência, a unidade de comutação é comutada pelo cruzamento zero se um sinal de ativação da unidade de controlo ou de regulação estiver presente. A unidade de controlo ou regulação pré-ajusta o sinal de ativação, preferencialmente, de acordo com a sequência de repetição e sequências de comutação de base a serem executadas. De preferência, a duração total da sequência de comutação de base é um múltiplo inteiro de metade da duração do período, de preferência de toda a duração do período, da corrente elétrica. Particularmente preferencialmente, a duração total da sequência de comutação de base é um múltiplo, em particular um múltiplo inteiro, o menor múltiplo comum, a duração do período e o número de elementos de aquecimento que podem ser comutados independentemente um do outro, em particular o número de fases da corrente elétrica. Por meio da configuração de acordo com a invenção, a energia elétrica absorvida pelos elementos de aquecimento pode vantajosamente ser mantida baixa.Furthermore, it is proposed that the activation of the switching unit is synchronized with a zero crossing of at least one phase of the electric current. Preferably, the base switching sequence begins at the zero crossing. Particularly preferably, the switching unit is switched by the zero crossing if an activation signal from the control or regulation unit is present. The control or regulation unit pre-sets the activation signal preferably according to the repeating sequence and base switching sequences to be executed. Preferably, the total duration of the base switching sequence is an integer multiple of half the period duration, preferably of the entire period duration, of the electric current. Particularly preferably, the total duration of the base switching sequence is a multiple, in particular an integer multiple, of the lowest common multiple, of the period duration and of the number of heating elements that can be switched independently of one another, in particular of the number of phases of the electric current. By means of the configuration according to the invention, the electrical energy absorbed by the heating elements can advantageously be kept low.

Além disso, é proposto que numa janela de tempo de uma sequência de repetição para realizar uma fase da modulação de energia, uma sequência de comutação de base para ativar e desativar a unidade de comutação seja executada, em que a sequência de comutação de base a ser executada é selecionada de um grupo de pelo menos duas sequências de comutação de base diferentes para realizar uma gradação fina da modulação de energia. Preferencialmente, a sequência de comutação de base compreende uma pluralidade de janelas de tempo de base nas quais um dos elementos de aquecimento é ativado no máximo uma vez e, em particular, permanece ativado durante a janela de tempo de base. As janelas de tempo de base preferencialmente duram meio período da corrente elétrica, em particular 10 ms, e preferencialmente começam e iniciam num cruzamento zero da corrente elétrica no elemento de aquecimento a ser comutado. De preferência, as sequências de comutação de base são armazenadas na memória da unidade de controlo ou regulação para cada um dos elementos de aquecimento, em que o elemento de aquecimento correspondente não é ativado e é ativado por 1/3 da duração total, por 2/3 da duração total e pela duração total da sequência de comutação de base. Preferencialmente, a unidade de controlo ou regulação seleciona um dos elementos de aquecimento de uma sequência de comutação de base como uma sequência de baixa potência e uma das sequências de comutação de base como uma sequência de alta potência em função da potência parcial a ser definida. Particularmente preferencialmente, a unidade de controlo ou regulação seleciona como a sequência de alta potência aquela das sequências de comutação de base em que o elemento de aquecimento 1/3 da duração total da sequência de comutação de base está ativo por um tempo mais longo do que na sequência de baixa potência. Em particular, três pares de sequência de baixa potência e sequência de alta potência são armazenados na memória da unidade de controlo ou regulação. Cada gradação da potência parcial de um dos elementos de aquecimento por diferentes sequências de repetição é subdividida em três subfases, em que as janelas de tempo da mesma sequência de repetição em cada caso são preenchidas com diferentes pares de sequência de baixa potência e sequência de alta potência nas subfases. Por meio da configuração de acordo com a invenção, a carga térmica pode vantajosamente ser distribuída homogeneamente sobre os elementos de aquecimento.Furthermore, it is proposed that in a time window of a repeating sequence for performing a phase of the power modulation, a base switching sequence for activating and deactivating the switching unit is executed, wherein the base switching sequence to be executed is selected from a group of at least two different base switching sequences for performing a fine gradation of the power modulation. Preferably, the base switching sequence comprises a plurality of base time windows in which one of the heating elements is activated at most once and, in particular, remains activated during the base time window. The base time windows preferably last half a period of the electric current, in particular 10 ms, and preferably start and start at a zero crossing of the electric current in the heating element to be switched. Preferably, the basic switching sequences are stored in the memory of the control or regulation unit for each of the heating elements, wherein the corresponding heating element is not activated and is activated for 1/3 of the total duration, for 2/3 of the total duration and for the total duration of the basic switching sequence. Preferably, the control or regulation unit selects one of the heating elements of a basic switching sequence as a low-power sequence and one of the basic switching sequences as a high-power sequence depending on the partial power to be set. Particularly preferably, the control or regulation unit selects as the high-power sequence that of the basic switching sequences in which the heating element 1/3 of the total duration of the basic switching sequence is active for a longer time than in the low-power sequence. In particular, three pairs of low-power sequence and high-power sequence are stored in the memory of the control or regulation unit. Each gradation of the partial power of one of the heating elements by different repetition sequences is subdivided into three subphases, whereby the time windows of the same repetition sequence are in each case filled with different pairs of low power sequence and high power sequence in the subphases. By means of the configuration according to the invention, the heat load can advantageously be distributed homogeneously over the heating elements.

Além disso, propõe-se que, em pelo menos uma etapa do método, uma sequência de fase da corrente elétrica seja automaticamente detetada por meio de uma sequência de teste da unidade de comutação. A sequência de fase determina, em particular, a sequência cronológica na qual um cruzamento zero da corrente elétrica é aplicado aos diferentes elementos de aquecimento. Preferencialmente, a unidade de controlo ou regulação tenta ativar os elementos de aquecimento transmitindo o sinal de ativação numa sequência específica da sequência de teste. Se o sinal de ativação e o cruzamento zero ocorrerem juntos num elemento de aquecimento, o elemento de aquecimento pode ser ativado. Se todos os elementos de aquecimento puderem ser ativados, a sequência da sequência de teste corresponde à sequência de fase da corrente elétrica. Se nem todos os elementos de aquecimento puderem ser ativados, a unidade de controlo ou regulação verifica opcionalmente a sequência de fase com uma sequência de teste adicional. Devido à configuração de acordo com a invenção, o dispositivo de aquecimento de fluidos pode, de forma vantajosa, ser instalado facilmente, uma vez que não é necessário prestar atenção a uma atribuição especial de conexões da direção de aquecimento de fluidos às fases da corrente elétrica. Além disso, um intervalo de manutenção pretendido e/ou uma vida útil esperada do dispositivo de aquecimento de fluidos podem ser vantajosamente mantidos independentemente de uma instalação (defeituosa) do dispositivo de aquecimento de fluidos.Furthermore, it is proposed that in at least one step of the method, a phase sequence of the electric current is automatically detected by means of a test sequence of the switching unit. The phase sequence determines in particular the chronological sequence in which a zero crossing of the electric current is applied to the different heating elements. Preferably, the control or control unit attempts to activate the heating elements by transmitting the activation signal in a specific sequence of the test sequence. If the activation signal and the zero crossing occur together on a heating element, the heating element can be activated. If all heating elements can be activated, the sequence of the test sequence corresponds to the phase sequence of the electric current. If not all heating elements can be activated, the control or control unit optionally checks the phase sequence with an additional test sequence. Due to the design according to the invention, the fluid heating device can advantageously be installed easily, since it is not necessary to pay attention to a special assignment of connections of the fluid heating direction to the phases of the electric current. Furthermore, a desired maintenance interval and/or an expected service life of the fluid heating device can be advantageously maintained independently of a (faulty) installation of the fluid heating device.

Além disso, é proposto um dispositivo de aquecimento de fluidos com pelo menos um primeiro elemento de aquecimento elétrico e com pelo menos um elemento de aquecimento elétrico adicional para aquecer um fluido, em particular água, com pelo menos uma unidade de comutação para definir uma respetiva energia elétrica absorvida individualmente pelos elementos de aquecimento e com pelo menos uma unidade de controlo ou regulação para realizar um método de acordo com a invenção. Uma unidade de controlo e/ou regulação deve ser entendida, em particular, como uma unidade com pelo menos um componente eletrónico de controlo. Um sistema eletrónico de controlo deve ser entendido, em particular, como uma unidade com uma unidade de processador e com uma unidade de memória, bem como com um programa operacional armazenado na unidade de memória. Por meio da configuração de acordo com a invenção, um dispositivo de aquecimento de fluidos de baixo desgaste vantajosamente pode ser fornecido.Furthermore, a fluid heating device is proposed with at least one first electrical heating element and with at least one additional electrical heating element for heating a fluid, in particular water, with at least one switching unit for setting a respective electrical energy absorbed individually by the heating elements and with at least one control or regulation unit for implementing a method according to the invention. A control and/or regulation unit is to be understood in particular as a unit with at least one electronic control component. An electronic control system is to be understood in particular as a unit with a processor unit and with a memory unit as well as with an operating program stored in the memory unit. By means of the configuration according to the invention, a low-wear fluid heating device can advantageously be provided.

Além disso, propõe-se que os elementos de aquecimento elétrico sejam dispostos em diferentes ramificações de um circuito em triângulo e a unidade de comutação compreenda pelo menos quatro, em particular exatamente quatro, elementos de comutação, dos quais dois são dispostos em ramificações do circuito em triângulo e dois são dispostos em linhas de alimentação para o circuito em triângulo. O dispositivo de aquecimento de fluidos compreende preferencialmente pelo menos três elementos de aquecimento, cada um dos quais é disposto numa respetiva ramificação do circuito em triângulo. De preferência, um dos elementos de aquecimento pode ser ativado por comutação dos dois elementos de comutação nas linhas de alimentação. Preferencialmente, pelo menos dois dos elementos de aquecimento podem ser ativados comutando, em cada caso, um dos elementos de comutação nas linhas de alimentação e um dos elementos de comutação para uma das ramificações. Os elementos de comutação estão preferencialmente na forma de TRIACs, alternativamente na forma de um circuito tirístor. A configuração de acordo com a invenção torna possível fornecer um dispositivo de aquecimento de fluidos vantajosamente de baixo componente e custo-benefício.Furthermore, it is proposed that the electric heating elements are arranged in different branches of a delta circuit and the switching unit comprises at least four, in particular exactly four, switching elements, of which two are arranged in branches of the delta circuit and two are arranged in supply lines to the delta circuit. The fluid heating device preferably comprises at least three heating elements, each of which is arranged in a respective branch of the delta circuit. Preferably, one of the heating elements can be activated by switching the two switching elements in the supply lines. Preferably, at least two of the heating elements can be activated by switching, in each case, one of the switching elements in the supply lines and one of the switching elements to one of the branches. The switching elements are preferably in the form of TRIACs, alternatively in the form of a thyristor circuit. The configuration according to the invention makes it possible to provide an advantageously low-component and cost-effective fluid heating device.

Além disso, propõe-se que os elementos de aquecimento elétrico sejam dispostos em diferentes ramificações de um circuito em triângulo e a unidade de comutação compreenda pelo menos seis, em particular exatamente seis, elementos de comutação, dos quais dois são, cada um, dispostos numa ramificação do circuito em triângulo. Cada elemento de aquecimento pode preferencialmente ser comutado ao comutar os dois elementos de comutação dispostos com o respetivo elemento de aquecimento na mesma ramificação. Por meio da configuração de acordo com a invenção, os elementos de aquecimento podem vantajosamente ser controlados independentemente um do outro e, em particular, considerando vantajosamente menos estados operacionais dos outros elementos de aquecimento.Furthermore, it is proposed that the electric heating elements are arranged in different branches of a delta circuit and the switching unit comprises at least six, in particular exactly six, switching elements, of which two are each arranged in a branch of the delta circuit. Each heating element can preferably be switched by switching the two switching elements arranged with the respective heating element in the same branch. By means of the configuration according to the invention, the heating elements can advantageously be controlled independently of one another and, in particular, advantageously taking into account fewer operating states of the other heating elements.

Além disso, é proposto um esquentador de água instantâneo com um dispositivo de aquecimento de fluidos de acordo com a invenção e com pelo menos uma unidade de orientação de fluidos, em ou na qual o pelo menos um primeiro elemento de aquecimento elétrico e o pelo menos um outro elemento de aquecimento elétrico são dispostos. A unidade guia de fluidos é preferencialmente fornecida para guiar a água ao longo de um caminho predeterminado de uma entrada para uma saída do esquentador de água instantâneo. Os elementos de aquecimento são preferencialmente providos para contato direto com o fluido. Como alternativa, os elementos de aquecimento são fornecidos para aquecer a unidade guia de fluidos. O esquentador de água instantâneo compreende preferencialmente uma unidade de fornecimento de energia para fornecer a corrente elétrica. O dispositivo de aquecimento de fluidos, em particular a linha de alimentação para o circuito em triângulo, é preferencialmente conectado à unidade de fornecimento de energia. O esquentador de água instantâneo compreende preferencialmente pelo menos uma interface de operador para predefinir a potência de aquecimento total a ser ajustada. A configuração de acordo com a invenção torna possível fornecer um esquentador de água instantâneo vantajosamente de baixo desgaste.Furthermore, an instantaneous water heater with a fluid heating device according to the invention and with at least one fluid guiding unit is proposed, in or on which the at least one first electric heating element and the at least one further electric heating element are arranged. The fluid guiding unit is preferably provided for guiding the water along a predetermined path from an inlet to an outlet of the instantaneous water heater. The heating elements are preferably provided for direct contact with the fluid. Alternatively, the heating elements are provided for heating the fluid guiding unit. The instantaneous water heater preferably comprises a power supply unit for supplying the electric current. The fluid heating device, in particular the supply line for the delta circuit, is preferably connected to the power supply unit. The instantaneous water heater preferably comprises at least one operator interface for pre-setting the total heating output to be adjusted. The design according to the invention makes it possible to provide an advantageously low-wear instantaneous water heater.

O método de acordo com a invenção, o dispositivo de aquecimento de fluidos, de acordo com a invenção, e/ou o esquentador de água instantâneo, de acordo com a invenção, não devem ser limitados à aplicação e forma de realização descritas acima. Em particular, o método de acordo com a invenção, o dispositivo de aquecimento de fluidos, de acordo com a invenção, e/ou o esquentador de água instantâneo, de acordo com a invenção, pode ter um número que se desvia de um número de elementos, componentes e unidades individuais aqui mencionados e etapas do método para cumprir um modo de operação aqui descrito. Além disso, nas faixas de valores especificadas nesta descrição, os valores situados dentro dos limites declarados também devem ser considerados como descritos e utilizáveis conforme desejado.The method according to the invention, the fluid heating device according to the invention and/or the instantaneous water heater according to the invention are not to be limited to the application and embodiment described above. In particular, the method according to the invention, the fluid heating device according to the invention and/or the instantaneous water heater according to the invention may have a number deviating from a number of elements, components and individual units mentioned herein and method steps in order to fulfil a mode of operation described herein. Furthermore, within the value ranges specified in this description, values lying within the stated limits are also to be regarded as described and usable as desired.

Breve descrição dos desenhosBrief description of the drawings

Outras vantagens resultam da seguinte descrição dos desenhos. Duas formas de realização exemplificativas da invenção são mostradas nos desenhos. Os desenhos, a descrição e as reivindicações contêm inúmeras características em combinação. O versado na técnica também considerará convenientemente as características individualmente e as combinará para formar combinações adicionais significativas.Further advantages result from the following description of the drawings. Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The skilled artisan will also conveniently consider the features individually and combine them to form additional meaningful combinations.

Os desenhos mostram:The drawings show:

Fig. 1 mostra uma ilustração esquemática de um esquentador de água instantâneo de acordo com a invenção,Fig. 1 shows a schematic illustration of an instantaneous water heater according to the invention,

Fig. 2 mostra um diagrama esquemático de circuito de um dispositivo de aquecimento de fluidos de acordo com a invenção,Fig. 2 shows a schematic circuit diagram of a fluid heating device according to the invention,

Fig. 3 mostra um fluxograma esquemático de um método de acordo com a invenção,Fig. 3 shows a schematic flowchart of a method according to the invention,

Fig. 4 mostra uma comparação esquemática de uma potência de aquecimento total do dispositivo de aquecimento de fluidos e de uma potência individual de elementos de aquecimento individuais do dispositivo de aquecimento de fluidos no contexto do método de acordo com a invenção,Fig. 4 shows a schematic comparison of a total heating power of the fluid heating device and an individual power of individual heating elements of the fluid heating device in the context of the method according to the invention,

Fig. 5 uma forma de realização exemplificativa de diferentes sequências de repetição do método de acordo com a invenção, Fig. 6 uma forma de realização exemplificativa de sequências de comutação de base do método de acordo com a invenção, e Fig. 7 mostra um diagrama de circuito esquemático de uma forma de realização alternativa de um dispositivo de aquecimento de fluidos de acordo com a invenção,Fig. 5 an exemplary embodiment of different repetition sequences of the method according to the invention, Fig. 6 an exemplary embodiment of base switching sequences of the method according to the invention, and Fig. 7 shows a schematic circuit diagram of an alternative embodiment of a fluid heating device according to the invention,

Fig. 8 mostra uma ilustração esquemática de um esquentador de água instantâneo de acordo com a invenção,Fig. 8 shows a schematic illustration of an instantaneous water heater according to the invention,

Descrição detalhada das formas de realizaçãoDetailed description of embodiments

As figuras 1 e 8 mostram um esquentador de água instantâneo (14a), em particular um aparelho de água quente de fio nu, com um dispositivo de aquecimento de fluidos (12a). O dispositivo de aquecimento de fluidos (12a) é fornecido para aquecer um fluido (50a), em particular água. O esquentador de água instantâneo (14a) compreende pelo menos uma unidade guia de fluidos (54a) para especificar uma direção do fluxo do fluido (50a). O esquentador de água instantâneo (14a) preferencialmente compreende um alojamento (71a), em particular para proteger o dispositivo de aquecimento de fluidos (12a) e/ou um utilizador. Preferencialmente, o esquentador de água instantâneo (14a) compreende pelo menos um canal de entrada de fluidos (60a) para admitir uma porção do fluido (50a) a ser aquecida. Preferencialmente, o esquentador de água instantâneo (14a) compreende pelo menos um canal de saída de fluidos (62a) para descarregar a porção aquecida do fluido (50a). O esquentador de água instantâneo (14a) compreende preferencialmente uma unidade de regulação de fluidos (58a), em particular uma válvula de controlo, no canal de entrada de fluidos (60a), para definir um fluxo de volume em função de uma diferença de pressão, em particular uma diferença de pressão gerada externamente, entre o canal de entrada de fluidos (60a) e o canal de saída de fluidos (62a).Figures 1 and 8 show an instantaneous water heater (14a), in particular a bare wire hot water appliance, with a fluid heating device (12a). The fluid heating device (12a) is provided for heating a fluid (50a), in particular water. The instantaneous water heater (14a) comprises at least one fluid guide unit (54a) for specifying a flow direction of the fluid (50a). The instantaneous water heater (14a) preferably comprises a housing (71a), in particular for protecting the fluid heating device (12a) and/or a user. Preferably, the instantaneous water heater (14a) comprises at least one fluid inlet channel (60a) for admitting a portion of the fluid (50a) to be heated. Preferably, the instantaneous water heater (14a) comprises at least one fluid outlet channel (62a) for discharging the heated portion of the fluid (50a). The instantaneous water heater (14a) preferably comprises a fluid regulation unit (58a), in particular a control valve, in the fluid inlet channel (60a), for defining a volume flow as a function of a pressure difference, in particular an externally generated pressure difference, between the fluid inlet channel (60a) and the fluid outlet channel (62a).

O dispositivo de aquecimento de fluidos (12a) compreende pelo menos um elemento de aquecimento (16a), (18a), (20a) para transferência de calor para o fluido (50a). O pelo menos um elemento de aquecimento (16a), (18a), (20a) é preferencialmente disposto dentro da unidade guia de fluidos (54a). Particularmente de preferência, o dispositivo de aquecimento de fluidos (12a) compreende um primeiro elemento de aquecimento (16a), pelo menos um elemento de aquecimento central (18a) e um último elemento de aquecimento (20a), que em particular podem ser operados independentemente um do outro. Dos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a), o primeiro elemento de aquecimento (16a) está preferencialmente mais próximo do canal de entrada de fluidos (60a) em relação à direção do fluxo do fluido (50a) . Dos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a), o último elemento de aquecimento (20a) está mais próximo do canal de saída de fluido (62a) em relação à direção de fluxo do fluido (50a) . O esquentador de água instantâneo (14a) preferencialmente tem pelo menos uma unidade de fornecimento de energia (56a). A unidade de fornecimento de energia (56a) compreende preferencialmente pelo menos uma conexão de energia para fornecer o esquentador de água instantâneo (14a) com energia de uma fonte externa, em particular uma rede de energia pública. A unidade de fornecimento de energia (56a) é preferencialmente fornecida para fornecer energia aos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a). O dispositivo de aquecimento de fluidos (12a) compreende uma unidade de controlo ou regulação (52a), que é fornecida em particular para controlar ou regular os elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a). A unidade de controlo ou de regulação (52a) é fornecida para a realização de um método (10a), que é explicado em mais detalhes nas figuras 3 a 6The fluid heating device (12a) comprises at least one heating element (16a), (18a), (20a) for transferring heat to the fluid (50a). The at least one heating element (16a), (18a), (20a) is preferably arranged within the fluid guide unit (54a). Particularly preferably, the fluid heating device (12a) comprises a first heating element (16a), at least one central heating element (18a) and a last heating element (20a), which in particular can be operated independently of one another. Of the heating elements (16a), (18a), (20a), the first heating element (16a) is preferably closest to the fluid inlet channel (60a) with respect to the flow direction of the fluid (50a). Of the heating elements (16a), (18a), (20a), the last heating element (20a) is closest to the fluid outlet channel (62a) with respect to the fluid flow direction (50a). The instantaneous water heater (14a) preferably has at least one power supply unit (56a). The power supply unit (56a) preferably comprises at least one power connection for supplying the instantaneous water heater (14a) with power from an external source, in particular a public power grid. The power supply unit (56a) is preferably provided for supplying power to the heating elements (16a), (18a), (20a). The fluid heating device (12a) comprises a control or regulation unit (52a), which is provided in particular for controlling or regulating the heating elements (16a), (18a), (20a). The control or regulation unit (52a) is provided for carrying out a method (10a), which is explained in more detail in figures 3 to 6

O esquentador de água instantâneo (14a) preferencialmente tem pelo menos uma interface de utilizador (70a) para operar o esquentador de água instantâneo (14a), em particular por um utilizador. A interface de utilizador (70a) é preferencialmente fornecida para definir uma modulação de potência do esquentador de água instantâneo (14a). O esquentador de água instantâneo (14a) preferencialmente compreende uma unidade de sensor (68a) para medir pelo menos um fluido e/ou parâmetro de operação, em particular uma temperatura do fluido. Preferencialmente, o esquentador de água instantâneo (14a) no canal de entrada de fluidos (60a) compreende um interruptor de pressão diferencial (64a) para controlar uma quantidade de calor fornecida ao fluido (50a) através do dispositivo de aquecimento de fluidos (12a) como uma função de um fluxo de volume no canal de entrada de fluidos (60a). Preferencialmente, o esquentador de água instantâneo (14a) compreende pelo menos uma outra unidade de regulação de fluidos (58a) configurada como uma válvula de retenção (66a). A válvula de retenção (66a) é preferencialmente disposta no canal de entrada de fluidos (60a), em particular entre o dispositivo de aquecimento de fluidos (12a) e o interruptor de pressão diferencial (64a).The instantaneous water heater (14a) preferably has at least one user interface (70a) for operating the instantaneous water heater (14a), in particular by a user. The user interface (70a) is preferably provided for setting a power modulation of the instantaneous water heater (14a). The instantaneous water heater (14a) preferably comprises a sensor unit (68a) for measuring at least one fluid and/or operating parameter, in particular a fluid temperature. Preferably, the instantaneous water heater (14a) at the fluid inlet channel (60a) comprises a differential pressure switch (64a) for controlling an amount of heat supplied to the fluid (50a) via the fluid heating device (12a) as a function of a volume flow in the fluid inlet channel (60a). Preferably, the instantaneous water heater (14a) comprises at least one further fluid regulation unit (58a) configured as a check valve (66a). The check valve (66a) is preferably arranged in the fluid inlet channel (60a), in particular between the fluid heating device (12a) and the differential pressure switch (64a).

A figura 2 mostra um diagrama de circuito do dispositivo de aquecimento de fluidos (12a). O dispositivo de aquecimento de fluidos (12a) compreende pelo menos uma unidade de comutação (22a) para definir uma respetiva energia elétrica (30a), (32a) individualmente absorvida pelos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) (ver Fig. 4). A unidade de controlo ou regulação (52a) é particularmente fornecida para controlar a unidade de comutação (22a) para definir a energia elétrica (30a), (32a) respetivamente absorvida individualmente pelos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a).Figure 2 shows a circuit diagram of the fluid heating device (12a). The fluid heating device (12a) comprises at least one switching unit (22a) for setting a respective electrical energy (30a), (32a) individually absorbed by the heating elements (16a), (18a), (20a) (see Fig. 4). The control or regulation unit (52a) is particularly provided for controlling the switching unit (22a) for setting the electrical energy (30a), (32a) respectively individually absorbed by the heating elements (16a), (18a), (20a).

Os elementos de aquecimento elétrico (16a), (18a), (20a) estão dispostos em diferentes ramificações de um circuito em triângulo. O circuito em triângulo tem, em particular, três pontos equipotenciais. Cada um dos ramos se estende de um dos pontos equipotenciais para outro dos pontos equipotenciais. O dispositivo de aquecimento de fluidos (12a) preferencialmente compreende três linhas de alimentação, que são fornecidas para uma conexão elétrica de um ponto equipotencial à unidade de fornecimento de energia (56a). A unidade de fornecimento de energia (56a) é preferencialmente fornecida para fornecer ao circuito em triângulo uma corrente elétrica através das linhas de alimentação. A corrente elétrica é preferencialmente uma corrente alternada trifásica, em que cada uma das linhas de alimentação está conectada a uma fase diferente da corrente elétrica.The electric heating elements (16a), (18a), (20a) are arranged in different branches of a delta circuit. The delta circuit has in particular three equipotential points. Each of the branches extends from one of the equipotential points to another of the equipotential points. The fluid heating device (12a) preferably comprises three supply lines, which are provided for an electrical connection from an equipotential point to the power supply unit (56a). The power supply unit (56a) is preferably provided to supply the delta circuit with an electric current via the supply lines. The electric current is preferably a three-phase alternating current, wherein each of the supply lines is connected to a different phase of the electric current.

Em particular, o primeiro elemento de aquecimento (16a) está disposto numa primeira ramificação, o pelo menos um elemento de aquecimento central (18a) está disposto numa segunda ramificação e o último elemento de aquecimento (20a) está disposto numa terceira ramificação do circuito em triângulo. A unidade de comutação (22a) compreende pelo menos quatro, em particular exatamente quatro, elementos de comutação (72a), (74a), (76a), (78a). A unidade de comutação (22a) compreende um primeiro elemento de comutação (72a). A unidade de comutação (22a) compreende um segundo elemento de comutação (74a). A unidade de comutação (22a) compreende um terceiro elemento de comutação (76a). A unidade de comutação (22a) compreende um quarto elemento de comutação (78a). Os elementos de comutação (72a), (74a), (76a), (78a) são preferencialmente concebidos como TRIACs. Dois dos elementos de comutação, a saber, o segundo elemento de comutação (74a) e o terceiro elemento de comutação (76a), estão dispostos em ramificações do circuito em triângulo. O segundo elemento de comutação (74a) é preferencialmente conectado em série com o primeiro elemento de aquecimento (16a) na primeira ramificação. O terceiro elemento de comutação (76a) é preferencialmente conectado em série com o último elemento de aquecimento (20a) na terceira ramificação. Preferencialmente, em cada caso, um polo do terceiro elemento de comutação (74a) e do quarto elemento de comutação (76a) está conectado ao mesmo dos pontos equipotenciais do circuito em triângulo. Dois dos elementos de comutação, nomeadamente o primeiro elemento de comutação (72a) e o quarto elemento de comutação (74a), estão dispostos nas linhas de alimentação para o circuito em triângulo. Um polo do primeiro elemento de comutação (72a), um polo do primeiro elemento de aquecimento (16a) e um polo do pelo menos um elemento de aquecimento central (18a) são preferencialmente conectados ao mesmo dos pontos equipotenciais do circuito em triângulo. Um polo do segundo elemento de comutação (72a), um polo do último elemento de aquecimento (20a) e um polo do pelo menos um elemento de aquecimento central (18a) são preferencialmente conectados ao mesmo dos pontos equipotenciais do circuito em triângulo.In particular, the first heating element (16a) is arranged in a first branch, the at least one central heating element (18a) is arranged in a second branch and the last heating element (20a) is arranged in a third branch of the delta circuit. The switching unit (22a) comprises at least four, in particular exactly four, switching elements (72a), (74a), (76a), (78a). The switching unit (22a) comprises a first switching element (72a). The switching unit (22a) comprises a second switching element (74a). The switching unit (22a) comprises a third switching element (76a). The switching unit (22a) comprises a fourth switching element (78a). The switching elements (72a), (74a), (76a), (78a) are preferably designed as TRIACs. Two of the switching elements, namely the second switching element (74a) and the third switching element (76a), are arranged in branches of the delta circuit. The second switching element (74a) is preferably connected in series with the first heating element (16a) in the first branch. The third switching element (76a) is preferably connected in series with the last heating element (20a) in the third branch. Preferably, in each case, one pole of the third switching element (74a) and the fourth switching element (76a) is connected to the same one of the equipotential points of the delta circuit. Two of the switching elements, namely the first switching element (72a) and the fourth switching element (74a), are arranged in the supply lines to the delta circuit. A pole of the first switching element (72a), a pole of the first heating element (16a) and a pole of the at least one central heating element (18a) are preferably connected to the same one of the equipotential points of the delta circuit. A pole of the second switching element (72a), a pole of the last heating element (20a) and a pole of the at least one central heating element (18a) are preferably connected to the same one of the equipotential points of the delta circuit.

A figura 3 mostra um fluxograma do método (10) a para operar o dispositivo de aquecimento de fluidos (12a). Em pelo menos uma etapa de método do método (10a), pelo menos o primeiro elemento de aquecimento elétrico (16a) e em pelo menos uma etapa de método adicional do método (10a), pelo menos um elemento de aquecimento elétrico adicional (18a), (20a), ou seja, o elemento de aquecimento central (18a) e o último elemento de aquecimento (20a), são fornecidos com a corrente elétrica ao dispositivo de aquecimento de fluidos (12a). Em pelo menos uma etapa do método (10a), uma modulação de potência de uma potência de aquecimento total (24a) (ver Fig. 4) do dispositivo de aquecimento de fluidos (12a) é definida por meio de pelo menos uma unidade de comutação elétrica (22a) do dispositivo de aquecimento de fluidos (12a). A potência de aquecimento total (24a) a ser ajustada é preferencialmente predeterminada por meio de um ponto de ajuste de modulação (84a). O ponto de ajuste de modulação (84a) é definido, por exemplo, por um operador através da interface de utilizador (70a) ou é armazenado numa memória da unidade de controlo ou regulação (52a), particularmente na forma de um perfil de aquecimento dependente do tempo. O ponto de ajuste de modulação (84a) preferencialmente define uma fase da modulação de potência da potência de aquecimento total (24a).Figure 3 shows a flowchart of the method (10) a for operating the fluid heating device (12a). In at least one method step of the method (10a), at least the first electric heating element (16a) and in at least one further method step of the method (10a), at least one further electric heating element (18a), (20a), i.e. the central heating element (18a) and the last heating element (20a), are supplied with the electric current to the fluid heating device (12a). In at least one method step (10a), a power modulation of a total heating power (24a) (see Fig. 4) of the fluid heating device (12a) is set by means of at least one electrical switching unit (22a) of the fluid heating device (12a). The total heating power (24a) to be set is preferably predetermined by means of a modulation setpoint (84a). The modulation setpoint (84a) is set, for example, by an operator via the user interface (70a) or is stored in a memory of the control or regulation unit (52a), in particular in the form of a time-dependent heating profile. The modulation setpoint (84a) preferably defines a phase of the power modulation of the total heating power (24a).

O método (10a) preferencialmente compreende uma etapa de distribuição de energia (86a). Na etapa de distribuição de energia (86a), a unidade de controlo ou regulação (52a) determina preferencialmente como uma energia elétrica geral é distribuída aos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) para fornecer o ponto de ajuste de modulação (84a). A unidade de controlo ou regulação (52a) preferencialmente determina uma primeira potência parcial da potência de aquecimento total (24a), que deve ser fornecida pelo primeiro elemento de aquecimento (16a). A unidade de controlo ou regulação (52a) preferencialmente determina uma potência parcial média da potência de aquecimento total (24a), que deve ser fornecida pelo elemento de aquecimento central (18a). A unidade de controlo ou de regulação (52a) determina preferencialmente uma terceira potência parcial da potência de aquecimento total (24a), que deve ser fornecida pelo último elemento de aquecimento (20a). A primeira potência parcial, a potência parcial média e a última potência parcial adicionam preferencialmente à potência de aquecimento total (24a).The method (10a) preferably comprises a power distribution step (86a). In the power distribution step (86a), the control or regulation unit (52a) preferably determines how a general electrical power is distributed to the heating elements (16a), (18a), (20a) to provide the modulation setpoint (84a). The control or regulation unit (52a) preferably determines a first partial power of the total heating power (24a), which is to be provided by the first heating element (16a). The control or regulation unit (52a) preferably determines an average partial power of the total heating power (24a), which is to be provided by the central heating element (18a). The control or regulation unit (52a) preferably determines a third partial power of the total heating power (24a), which is to be provided by the last heating element (20a). The first partial power, the average partial power and the last partial power preferably add to the total heating power (24a).

Nas etapas de verificação de potência (88a), (90a), (92a), (94a), a unidade de controlo ou regulação (52a) preferencialmente verifica como a unidade de comutação elétrica (22a) deve ser controlada, de modo que os elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) absorvam uma potência elétrica (30a), (32a) (ver Fig. 4) correspondente às respetivas potências parciais da potência de aquecimento total (24a). Numa primeira etapa de determinação de potência (88a) do método (10a), a unidade de controlo ou regulação (52a) preferencialmente determina uma de uma pluralidade de sequências de repetição (34a), (38a) (ver Fig. 5) e ativa o primeiro elemento de aquecimento (16a) com o mesmo, de modo a realizar a primeira potência parcial. O primeiro elemento de aquecimento (16a) é preferencialmente ativado ou desativado por acionamento do primeiro elemento de comutação (72a) e do segundo elemento de comutação (74a).In the power verification steps (88a), (90a), (92a), (94a), the control or regulation unit (52a) preferably checks how the electrical switching unit (22a) is to be controlled, so that the heating elements (16a), (18a), (20a) absorb an electrical power (30a), (32a) (see Fig. 4) corresponding to the respective partial powers of the total heating power (24a). In a first power determination step (88a) of the method (10a), the control or regulation unit (52a) preferably determines one of a plurality of repetition sequences (34a), (38a) (see Fig. 5) and activates the first heating element (16a) therewith, so as to realize the first partial power. The first heating element (16a) is preferably activated or deactivated by actuating the first switching element (72a) and the second switching element (74a).

Numa etapa de determinação de potência média (90a) do método (10a), a unidade de controlo ou regulação (52a) preferencialmente determina uma outra das sequências de repetição (34a), (38a) e ativa o elemento de aquecimento central (18a) com o mesmo, de modo a realizar a potência parcial média. O elemento de aquecimento central (18a) é preferencialmente ativado ou desativado por um acionamento do primeiro elemento de comutação (72a) e do quarto elemento de comutação (78a).In an average power determination step (90a) of the method (10a), the control or regulation unit (52a) preferably determines another of the repetition sequences (34a), (38a) and activates the central heating element (18a) with it, so as to achieve the average partial power. The central heating element (18a) is preferably activated or deactivated by an actuation of the first switching element (72a) and the fourth switching element (78a).

Numa última etapa de determinação de potência (92a) do método (10a), a unidade de controlo ou regulação (52a) preferencialmente determina uma última das sequências de repetição (34a), (38a) e ativa o elemento de aquecimento central (18a) com o mesmo a fim de realizar a última potência parcial. O último elemento de aquecimento (20a) é preferencialmente ativado ou desativado por um acionamento do terceiro elemento de comutação (76a) e do quarto elemento de comutação (78a).In a final power determination step (92a) of the method (10a), the control or regulation unit (52a) preferably determines a last of the repetition sequences (34a), (38a) and activates the central heating element (18a) with it in order to achieve the last partial power. The last heating element (20a) is preferably activated or deactivated by an actuation of the third switching element (76a) and the fourth switching element (78a).

Numa forma de realização do dispositivo de aquecimento de fluidos (12a) com mais de três elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a), o método (10a) opcionalmente tem pelo menos uma etapa de determinação de potência adicional (94a), na qual uma sequência de repetição (34a), (38a) para realizar uma potência parcial adicional de um elemento de aquecimento adicional é determinada.In an embodiment of the fluid heating device (12a) having more than three heating elements (16a), (18a), (20a), the method (10a) optionally has at least one additional power determination step (94a), in which a repeating sequence (34a), (38a) for realizing an additional partial power of an additional heating element is determined.

Particularmente preferencialmente, a unidade de controlo ou regulação (52a) distribui a potência de aquecimento total (24a) uniformemente aos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a). Particularmente preferido, as potências parciais fornecidas pelos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) diferem, no máximo, por uma etapa de potência mínima. A etapa de potência mínima é dada, em particular, por uma capacidade de resolução da potência elétrica (30a), (32a) pela unidade de controlo ou regulação (52a) e/ou pela unidade de comutação (22a). A etapa de potência mínima correlaciona-se, em particular, negativamente com a duração total das sequências de repetição (34a), (38a) utilizadas. A etapa de potência mínima é preferencialmente menor, preferencialmente mais de três vezes menor, particularmente preferencialmente mais de dez vezes menor, do que uma potência nominal (26a), (28a) (ver Fig. 4) dos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a).Particularly preferably, the control or regulation unit (52a) distributes the total heating power (24a) uniformly to the heating elements (16a), (18a), (20a). Particularly preferably, the partial powers supplied by the heating elements (16a), (18a), (20a) differ by at most one minimum power step. The minimum power step is given in particular by an electrical power resolution capacity (30a), (32a) by the control or regulation unit (52a) and/or by the switching unit (22a). The minimum power step correlates in particular negatively with the total duration of the repetition sequences (34a), (38a) used. The minimum power step is preferably smaller, preferably more than three times smaller, particularly preferably more than ten times smaller, than a nominal power (26a), (28a) (see Fig. 4) of the heating elements (16a), (18a), (20a).

O método (10a) compreende preferencialmente uma determinação de fase. A determinação de fase é preferencialmente realizada pelo menos uma vez quando o dispositivo de aquecimento de fluidos (12a) é colocado em operação. Na determinação de fase, a unidade de controlo ou regulação (52a) deteta automaticamente uma sequência de fase da corrente elétrica por meio de uma sequência de teste da unidade de comutação (22a). Quando o dispositivo de aquecimento de fluidos (12a) é instalado, as linhas de alimentação para o circuito em triângulo e as fases da corrente elétrica podem ser combinadas umas com as outras conforme desejado. A unidade de controlo ou regulação (52a) determina, por exemplo, uma sequência cronológica na qual um ponto de referência das fases é atingido. O ponto de referência é, por exemplo, um cruzamento zero (40a) (ver Fig. 6), um valor extremo ou qualquer outro valor das fases. Preferencialmente, a unidade de controlo ou regulação (52a) tenta ativar os elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) em sequências diferentes a fim de determinar a sequência de fase. Preferencialmente, a unidade de controlo ou regulação (52a) tenta ativar os elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) dispostos quase circularmente no circuito em triângulo no sentido horário ou anti-horário. No sentido horário aqui (ver Fig. 2) significa, por exemplo, a sequência: elemento de aquecimento central (18a), último elemento de aquecimento (20a), primeiro elemento de aquecimento (16a) ou uma permutação cíclica do mesmo. Aqui (ver Fig. 2) no sentido anti-horário significa, por exemplo, a sequência: elemento de aquecimento central (18a), primeiro elemento de aquecimento (16a), último elemento de aquecimento (20a) ou uma permutação cíclica do mesmo. A unidade de controlo ou regulação (52a) tenta ativar os elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) enviando um sinal de ativação para os respetivos elementos de comutação (72a), (74a), (76a), (78a) numa das sequências, em particular para uma conexão de porta dos elementos de comutação (72a), (74a), (76a), (78a). Se um cruzamento zero (40a) de uma diferença de voltagem (41a) (ver Fig. 6) das fases através de um dos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) cai num período de tempo em que o sinal de ativação é aplicado aos elementos de comutação (72a), (74a), (76a), (78a) associados a este elemento de aquecimento (16a), (18a), (20a), este elemento de aquecimento (16a), (18a), (20a) é ativado, caso contrário, não. Se todos os elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) forem ativados, a unidade de controlo ou regulação (52a) armazena a sequência utilizada para controlar a unidade de comutação (22a).The method (10a) preferably comprises a phase determination. The phase determination is preferably carried out at least once when the fluid heating device (12a) is put into operation. In the phase determination, the control or regulation unit (52a) automatically detects a phase sequence of the electric current by means of a test sequence of the switching unit (22a). When the fluid heating device (12a) is installed, the supply lines for the delta circuit and the phases of the electric current can be combined with each other as desired. The control or regulation unit (52a) determines, for example, a chronological sequence in which a reference point of the phases is reached. The reference point is, for example, a zero crossing (40a) (see Fig. 6), an extreme value or any other value of the phases. Preferably, the control or regulation unit (52a) attempts to activate the heating elements (16a), (18a), (20a) in different sequences in order to determine the phase sequence. Preferably, the control or regulation unit (52a) attempts to activate the heating elements (16a), (18a), (20a) arranged nearly circularly in the delta circuit in a clockwise or counterclockwise direction. Clockwise here (see Fig. 2) means, for example, the sequence: central heating element (18a), last heating element (20a), first heating element (16a) or a cyclic permutation thereof. Here (see Fig. 2) counterclockwise means, for example, the sequence: central heating element (18a), first heating element (16a), last heating element (20a) or a cyclic permutation thereof. The control or regulation unit (52a) attempts to activate the heating elements (16a), (18a), (20a) by sending an activation signal to the respective switching elements (72a), (74a), (76a), (78a) in one of the sequences, in particular to a gate connection of the switching elements (72a), (74a), (76a), (78a). If a zero crossing (40a) of a voltage difference (41a) (see Fig. 6) of the phases across one of the heating elements (16a), (18a), (20a) falls in a time period in which the activation signal is applied to the switching elements (72a), (74a), (76a), (78a) associated with this heating element (16a), (18a), (20a), this heating element (16a), (18a), (20a) is activated, otherwise not. If all heating elements (16a), (18a), (20a) are activated, the control or regulation unit (52a) stores the sequence used to control the switching unit (22a).

A figura 4 mostra um diagrama no qual a energia elétrica absorvida individualmente (30a), (32a) dos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) é representada graficamente como uma função de um grau de modulação da energia de aquecimento total (24a). Para alcançar pelo menos uma fase da modulação de potência, o pelo menos um primeiro elemento de aquecimento (16a) é operado com a potência elétrica (30a) abaixo da potência nominal (26a) deste primeiro elemento de aquecimento (16a) e o pelo menos um elemento de aquecimento elétrico adicional (18a), (20a) é operado com a potência elétrica (32a) abaixo da potência nominal (28a) (ver Fig. 4) deste elemento de aquecimento elétrico adicional (18a), (20a). A unidade de comutação elétrica (22a) é controlada em pelo menos substancialmente todas as fases da modulação de potência de tal forma que a potência elétrica (30a) absorvida pelo, pelo menos, um primeiro elemento de aquecimento (16a) e a potência elétrica (32a) absorvida pelo, pelo menos, um elemento de aquecimento adicional (18a), (20a) são pelo menos substancialmente iguais em média de tempo. Preferencialmente, cada um dos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) assume a sua respetiva potência nominal (26a), (28a) no mínimo nos três graus mais altos de modulação antes de atingir uma potência nominal total (96a) da potência de aquecimento total (24a) . De preferência, a potência nominal (26a), (28a) de cada um dos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) é igual. Em cada grau de modulação, uma diferença entre cada dois dos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) na potência elétrica (30a), (32a) consumida é zero ou igual à etapa de potência mínima.Figure 4 shows a diagram in which the individually absorbed electrical power (30a), (32a) of the heating elements (16a), (18a), (20a) is graphically represented as a function of a degree of modulation of the total heating power (24a). To achieve at least one stage of the power modulation, the at least one first heating element (16a) is operated with the electrical power (30a) below the nominal power (26a) of this first heating element (16a) and the at least one additional electrical heating element (18a), (20a) is operated with the electrical power (32a) below the nominal power (28a) (see Fig. 4) of this additional electrical heating element (18a), (20a). The electrical switching unit (22a) is controlled in at least substantially all phases of the power modulation in such a way that the electrical power (30a) absorbed by the at least one first heating element (16a) and the electrical power (32a) absorbed by the at least one additional heating element (18a), (20a) are at least substantially equal on a time average. Preferably, each of the heating elements (16a), (18a), (20a) assumes its respective nominal power (26a), (28a) at least in the three highest degrees of modulation before reaching a total nominal power (96a) of the total heating power (24a). Preferably, the nominal power (26a), (28a) of each of the heating elements (16a), (18a), (20a) is equal. At each modulation degree, a difference between each two of the heating elements (16a), (18a), (20a) in the electrical power (30a), (32a) consumed is zero or equal to the minimum power step.

A Figura 5 mostra uma forma de realização exemplificativa das sequências de repetição (34a), (38a). Diferentes sequências de repetição (34a), (38a) são mostradas uma abaixo da outra nas linhas A a R. Cada sequência de repetição (34a), (38a) especifica uma sequência de tempo sobre como a unidade de controlo ou regulação (52a) atua a unidade de comutação (22a). Uma das sequências de repetição (34a), (38a) é atribuída a cada grau de modulação da potência de aquecimento total (24a). Enquanto um grau de modulação da potência de aquecimento total (24a) é mantido, a sequência de repetição (34a), (38a) atribuída a este grau de modulação é repetida, em particular repetida sem interrupção, isto é, sem pausa entre duas repetições.Figure 5 shows an exemplary embodiment of the repetition sequences (34a), (38a). Different repetition sequences (34a), (38a) are shown one below the other in lines A to R. Each repetition sequence (34a), (38a) specifies a time sequence on how the control or regulation unit (52a) actuates the switching unit (22a). One of the repetition sequences (34a), (38a) is assigned to each modulation degree of the total heating power (24a). As long as a modulation degree of the total heating power (24a) is maintained, the repetition sequence (34a), (38a) assigned to this modulation degree is repeated, in particular repeated without interruption, i.e. without a pause between two repetitions.

As sequências de repetição (34a), (38a) são preferencialmente subdivididas num número predeterminado de janelas de tempo (36a), aqui dezoito a título de exemplo. Diferentes janelas de tempo (36a) da mesma sequência de repetição (34a), (38a) são mostradas nas colunas A a R. O número de janelas de tempo (36a) preferencialmente especifica o número de diferentes sequências de repetição ativa (34a), (38a). Em cada janela de tempo (36a), a unidade de comutação (22a) executa preferencialmente uma de uma pluralidade de sequências de comutação de base (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) (ver Fig. 6). As janelas de tempo (36a), em particular as sequências de comutação de base (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a), preferencialmente têm um comprimento que corresponde a um ciclo de fase completo da corrente elétrica multiplicado pelo número de cargas a serem comutadas independentemente uma da outra. Se a corrente elétrica tiver, por exemplo, uma frequência de 50 Hz e no caso de três elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) a serem comutados independentemente um do outro, a janelas de tempo (36a) preferencialmente dura 60 ms.The repeating sequences 34a, 38a are preferably subdivided into a predetermined number of time windows 36a, here eighteen by way of example. Different time windows 36a of the same repeating sequence 34a, 38a are shown in columns A to R. The number of time windows 36a preferably specifies the number of different active repeating sequences 34a, 38a. In each time window 36a, the switching unit 22a preferably executes one of a plurality of base switching sequences 420a-423a, 440a-443a, 460a-463a (see Fig. 6). The time windows (36a), in particular the base switching sequences (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a), preferably have a length corresponding to a complete phase cycle of the electric current multiplied by the number of loads to be switched independently of one another. If the electric current has, for example, a frequency of 50 Hz and in the case of three heating elements (16a), (18a), (20a) to be switched independently of one another, the time window (36a) preferably lasts 60 ms.

Para um determinado grau de modulação da potência de aquecimento total (24a), a unidade de controlo (52a) preferencialmente executa uma das sequências de repetição (34a), (38a) com exatamente duas das sequências de comutação de base (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a), ou seja, uma sequência de alta potência (aqui marcada com um +) e uma sequência de baixa potência (aqui marcada com um campo branco). Na sequência de comutação de base (421a-423a), (441a-443a), (461a-463a), que é utilizada como uma sequência de alta potência, preferencialmente mais potência elétrica (30a), (32a) é absorvida pelo elemento de aquecimento (16a), (18a), (20a) controlado do que na sequência de comutação de base (420a-422a), (440a-442a), (460a-462a), que é utilizada como uma sequência de baixa potência. Diferentes graus de modulação podem ser atribuídos à mesma sequência de repetição (34a), (38a) com diferentes sequências de comutação de base (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) ou diferentes sequências de repetição (34a), (38a) com as mesmas ou diferentes sequências de comutação de base (420a-423a), (440a-443a).For a given degree of modulation of the total heating power (24a), the control unit (52a) preferably executes one of the repetition sequences (34a), (38a) with exactly two of the base switching sequences (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a), i.e. a high power sequence (here marked with a +) and a low power sequence (here marked with a white field). In the base switching sequence (421a-423a), (441a-443a), (461a-463a) which is used as a high power sequence, preferably more electrical power (30a), (32a) is absorbed by the controlled heating element (16a), (18a), (20a) than in the base switching sequence (420a-422a), (440a-442a), (460a-462a) which is used as a low power sequence. Different degrees of modulation can be assigned to the same repeating sequence (34a), (38a) with different base switching sequences (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) or different repeating sequences (34a), (38a) with the same or different base switching sequences (420a-423a), (440a-443a).

Quando a sequência de repetição de repetição adicional (38a) da da modulação de potência, a (34a) muda para uma sequência próxima fase mais alta/baixa operação dos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) é alterada em exatamente uma das janelas de tempo (36a) . Por exemplo, na sequência de repetição adicional (38a), a sequência de alto desempenho é executada uma vez mais/menos do que na sequência de repetição (34a) . Em particular, na sequência de repetição adicional (38a), a sequência de baixa potência é executada uma vez menos/mais do que na sequência de repetição (34a). A sequência de repetição (34a) e a sequência de repetição adicional (38a) têm preferencialmente uma distância de Hamming de um.When the additional repeating sequence (38a) of the power modulation sequence (34a) switches to a next higher/lower phase sequence, the operation of the heating elements (16a), (18a), (20a) is changed in exactly one of the time windows (36a). For example, in the additional repeating sequence (38a), the high-performance sequence is executed one more/less time than in the repeating sequence (34a). In particular, in the additional repeating sequence (38a), the low-power sequence is executed one less/more time than in the repeating sequence (34a). The repeating sequence (34a) and the additional repeating sequence (38a) preferably have a Hamming distance of one.

A sequência de repetição (34a), (38a), em particular cada não extremo (neste caso, séries B a Q), compreende pelo menos duas janelas de tempo (36a) espaçadas no tempo, dentro das quais pelo menos um dos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) é ativado, em particular em que a sequência de alta potência é realizada (por exemplo, séries B, colunas C e L). Janelas de tempo (36a) em que a mesma sequência de comutação de base (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) é executada são particularmente preferenciais, dispostas distribuídas dentro de uma sequência de repetição (34a), (38a), em particular alternadamente com janelas de tempo (36a) em que outra das sequências de comutação de base (420a423a), (440a-443a), (460a-463a) é executada.The repeating sequence (34a), (38a), in particular each non-extreme (in this case series B to Q), comprises at least two time windows (36a) spaced in time, within which at least one of the heating elements (16a), (18a), (20a) is activated, in particular in which the high power sequence is performed (for example series B, columns C and L). Time windows (36a) in which the same base switching sequence (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) is performed are particularly preferred, arranged distributed within a repeating sequence (34a), (38a), in particular alternately with time windows (36a) in which another of the base switching sequences (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) is performed.

A figura 6 mostra no lado esquerdo a) uma representação em tabela das sequências de comutação de base (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a). No lado direito b) da figura 6, um fluxo de corrente (98a), (100a), (102a) através do elemento de aquecimento central (18a) para três das sequências de comutação de base (441a), (442a), (443a) é mostrado a título de exemplo. As sequências de comutação de base (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) são preferencialmente subdivididas em janelas de tempo de base ti, t2, ta, t4, ta, ta. Um período de tempo das janelas de tempo base ti, t2, ta, t4, ta, ta corresponde preferencialmente a meio período das fases da corrente elétrica, em particular 10 ms a uma frequência da corrente elétrica de 50 Hz. A ativação da unidade de comutação (22a) é sincronizada com um cruzamento zero (40a) de pelo menos uma fase da corrente elétrica, particularmente preferencialmente com um cruzamento zero (40a) de uma diferença de voltagem (41a) das fases através do elemento de aquecimento central (i8a). As sequências de comutação de base (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) têm preferencialmente seis janelas de tempo de base ti, t2, ta, t4, ta, ta. Em cada uma das janelas de tempo base ti, t2, ta, t4, ta, ta, a unidade de comutação (22a) muda o estado de comutação dos elementos de comutação (72a), (74a), (76a), (78a) no máximo uma vez. Na página a) da Figura 6, um estado desligado é marcado por um campo branco e um estado ligado é marcado por um +.Figure 6 shows on the left side a) a tabular representation of the base switching sequences (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a). On the right side b) of figure 6, a current flow (98a), (100a), (102a) through the central heating element (18a) for three of the base switching sequences (441a), (442a), (443a) is shown by way of example. The base switching sequences (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) are preferably subdivided into base time windows ti, t2, ta, t4, ta, ta. A time period of the base time windows ti, t2, ta, t4, ta, ta preferably corresponds to half a period of the electric current phases, in particular 10 ms at an electric current frequency of 50 Hz. The activation of the switching unit (22a) is synchronized with a zero crossing (40a) of at least one electric current phase, particularly preferably with a zero crossing (40a) of a voltage difference (41a) of the phases across the central heating element (i8a). The base switching sequences (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) preferably have six base time windows ti, t2, ta, t4, ta, ta. In each of the base time windows ti, t2, ta, t4, ta, ta, the switching unit (22a) changes the switching state of the switching elements (72a), (74a), (76a), (78a) at most once. On page a) of Figure 6, an off state is marked by a white field and an on state is marked by a +.

As sequências de comutação de base (420a-42aa), (440a-44aa), (4a0a-4aaa) são mostradas aqui nos grupos (42a), (44a), (4aa). Um primeiro grupo (42a) de sequências de comutação de base (420a-42aa) ativa ou desativa o primeiro elemento de aquecimento (iaa). Um grupo central (44a) das sequências de comutação de base (440a-44aa) ativa ou desativa o elemento de aquecimento central (18a). O último grupo (46a) das sequências de comutação de base (4a0a-4aaa) ativa ou desativa o último elemento de aquecimento (20a). Cada um dos grupos (42a), (44a), (4aa) das sequências de comutação de base (420a-42aa), (440a-44aa), (4a0a-4aaa) compreende preferencialmente uma sequência de comutação de base zero (420a), (440a), (4a0a) em que o respetivo elemento de aquecimento (16a), (18a), (20a) é desativado em todas as janelas de tempo de base t1, t2, t3, t4, t5, te.The base switching sequences (420a-42aa), (440a-44aa), (4a0a-4aaa) are shown here in groups (42a), (44a), (4aa). A first group (42a) of base switching sequences (420a-42aa) activates or deactivates the first heating element (iaa). A central group (44a) of base switching sequences (440a-44aa) activates or deactivates the central heating element (18a). The last group (46a) of base switching sequences (4a0a-4aaa) activates or deactivates the last heating element (20a). Each of the groups (42a), (44a), (4aa) of base switching sequences (420a-42aa), (440a-44aa), (4a0a-4aaa) preferably comprises a zero base switching sequence (420a), (440a), (4a0a) wherein the respective heating element (16a), (18a), (20a) is deactivated in all base time windows t1, t2, t3, t4, t5, t and e.

Cada um dos grupos (42a), (44a), (46a) das sequências de comutação de base (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) compreende preferencialmente uma primeira sequência de comutação de base (421a), (441a), (461a), em que o respetivo elemento de aquecimento (16a), (18a), (20a) é ativado exatamente duas vezes. Cada um dos grupos (42a), (44a), (46a) das sequências de comutação de base (420a-423a), (440a443a), (460a-463a) compreende preferencialmente uma terceira sequência de comutação de base (420a), (440a), (460a), na qual o respetivo elemento de aquecimento (16a), (18a), (20a) é ativado em todas as janelas de tempo de base t1, t2, t3, t4, t5, t6. Cada um dos grupos (42a), (44a), (46a) das sequências de comutação de base (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) compreende preferencialmente uma segunda sequência de comutação de base (422a), (442a), (462a), na qual o respetivo elemento de aquecimento (16a), (18a), (20a) é ativado exatamente quatro vezes.Each of the groups (42a), (44a), (46a) of base switching sequences (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) preferably comprises a first base switching sequence (421a), (441a), (461a), wherein the respective heating element (16a), (18a), (20a) is activated exactly twice. Each of the groups (42a), (44a), (46a) of base switching sequences (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) preferably comprises a third base switching sequence (420a), (440a), (460a), in which the respective heating element (16a), (18a), (20a) is activated in all base time windows t1, t2, t3, t4, t5, t6. Each of the groups (42a), (44a), (46a) of the base switching sequences (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) preferably comprises a second base switching sequence (422a), (442a), (462a) in which the respective heating element (16a), (18a), (20a) is activated exactly four times.

Na primeira sequência de comutação de base (441a), (461a) do grupo central (44a) e/ou o último grupo (46a), o respetivo elemento de aquecimento (18a), (20a) é ativado, por exemplo, numa primeira das janelas de comutação de base t1, isto é, em particular de 0 a 10 ms após o início desta sequência de comutação de base (441a), (461a) e numa quarta das janelas de comutação de base t4, isto é, em particular de 30 ms a 40 ms após o início desta sequência de comutação de base (441a), (461a). Na primeira sequência de comutação de base (421a) do primeiro grupo (42a), o primeiro elemento de aquecimento (16a) é ativado, por exemplo, num terço das janelas de comutação de base t3, isto é, em particular de 20 a 30 ms após o início desta sequência de comutação de base (421a), e num sexto das janelas de comutação de base te, isto é, em particular de 50 ms a 60 ms após o início desta sequência de comutação de base (421a).In the first base switching sequence (441a), (461a) of the central group (44a) and/or the last group (46a), the respective heating element (18a), (20a) is activated, for example, in a first of the base switching windows t1, i.e. in particular from 0 to 10 ms after the start of this base switching sequence (441a), (461a) and in a fourth of the base switching windows t4, i.e. in particular from 30 ms to 40 ms after the start of this base switching sequence (441a), (461a). In the first base switching sequence (421a) of the first group (42a), the first heating element (16a) is activated, for example, in a third of the base switching windows t3, i.e. in particular from 20 to 30 ms after the start of this base switching sequence (421a), and in a sixth of the base switching windows te, i.e. in particular from 50 ms to 60 ms after the start of this base switching sequence (421a).

Na segunda sequência de comutação de base (442a), (462a) do grupo central (44a) e/ou do último grupo (46a), o respetivo elemento de aquecimento (18a), (20a) é ativado, por exemplo, numa primeira, segunda, quarta e quinta das janelas de comutação de base t1, t2 t4, t5, isto é, em particular de 0 a 20 ms e de 30 a 50 ms após o início desta sequência de comutação de base (442a), (462a). Na segunda sequência de comutação de base (422a) do primeiro grupo (42a), o primeiro elemento de aquecimento (16a) é ativado, por exemplo, numa primeira, terceira, quarta e sexta das janelas de comutação de base t1, t3, t4, t6, isto é, em particular de 0 a 10 ms, de 20 a 40 ms e de 50 a 60 ms após o início desta sequência de comutação de base (422a).In the second base switching sequence (442a), (462a) of the central group (44a) and/or the last group (46a), the respective heating element (18a), (20a) is activated, for example, in a first, second, fourth and fifth of the base switching windows t1, t2 t4, t5, i.e. in particular from 0 to 20 ms and from 30 to 50 ms after the start of this base switching sequence (442a), (462a). In the second base switching sequence (422a) of the first group (42a), the first heating element (16a) is activated, for example, in a first, third, fourth and sixth of the base switching windows t1, t3, t4, t6, i.e. in particular from 0 to 10 ms, from 20 to 40 ms and from 50 to 60 ms after the start of this base switching sequence (422a).

A unidade de controlo ou regulação (52a) utiliza preferencialmente as sequências de comutação de base (420a423a), (440a-443a), (460a-463a) mostradas aqui se a sequência de fase da corrente elétrica seguir a direção no sentido horário. No caso de uma sequência de fases da corrente elétrica no sentido anti-horário, a unidade de controlo ou regulação (52a) utiliza preferencialmente o primeiro grupo (42a) das sequências de comutação de base (420a-423a) para ativar ou desativar o último elemento de aquecimento (20a) e o último grupo (46a) das sequências de comutação de base (460a-463a) para ativar ou desativar o primeiro elemento de aquecimento (16a). As sequências de comutação de base (440a-443a) do grupo central (44a) são preferencialmente utilizadas para ativar ou desativar o elemento de aquecimento central (18a) independentemente da sequência de fase da corrente elétrica.The control or regulation unit (52a) preferably uses the base switching sequences (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) shown here if the phase sequence of the electric current follows the clockwise direction. In the case of a counterclockwise phase sequence of the electric current, the control or regulation unit (52a) preferably uses the first group (42a) of the base switching sequences (420a-423a) to activate or deactivate the last heating element (20a) and the last group (46a) of the base switching sequences (460a-463a) to activate or deactivate the first heating element (16a). The base switching sequences (440a-443a) of the central group (44a) are preferably used to activate or deactivate the central heating element (18a) independently of the phase sequence of the electric current.

Num grau predeterminado de modulação, a unidade de controlo ou regulação (52a) utiliza preferencialmente uma das sequências de comutação de base zero à segunda (420a-422a), (440a-422a), (460a-462a) como a sequência de baixa potência e a próxima sequência de comutação de base mais alta (421a423a), (441a-443a), (461a-463a) como a sequência de alta potência. Por exemplo, a unidade de controlo (52a) utiliza a primeira sequência de comutação de base (421a), (441a), (461a) como uma sequência de alta potência quando seleciona a sequência de comutação de base zero (420a), (440a), (460a) como uma sequência de baixa potência. Por exemplo, a unidade de controlo ou regulação (52a) utiliza a segunda sequência de comutação de base (422a), (442a), (462a) como uma sequência de alta potência quando seleciona a primeira sequência de comutação de base (421a), (441a), (461a) como uma sequência de baixa potência. Por exemplo, a unidade de controlo ou regulação (52a) utiliza a terceira sequência de comutação de base (423a), (443a), (463a) como uma sequência de alta potência quando seleciona a segunda sequência de comutação de base (420a), (440a), (460a) como uma sequência de baixa potência.At a predetermined degree of modulation, the control or regulation unit (52a) preferentially uses one of the second zero-base switching sequences (420a-422a), (440a-422a), (460a-462a) as the low power sequence and the next higher base switching sequence (421a-423a), (441a-443a), (461a-463a) as the high power sequence. For example, the control unit (52a) uses the first base switching sequence (421a), (441a), (461a) as a high power sequence when selecting the zero-base switching sequence (420a), (440a), (460a) as a low power sequence. For example, the control or regulation unit (52a) uses the second base switching sequence (422a), (442a), (462a) as a high power sequence when it selects the first base switching sequence (421a), (441a), (461a) as a low power sequence. For example, the control or regulation unit (52a) uses the third base switching sequence (423a), (443a), (463a) as a high power sequence when it selects the second base switching sequence (420a), (440a), (460a) as a low power sequence.

Quando dezoito sequências de repetição diferentes (34a), (38a) são utilizadas, as janelas de tempo (36a) das quais são preenchidas com três pares diferentes de sequências de comutação de base (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a), a potência nominal (26a), (28a) de cada um dos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) pode ser dividida em cinquenta e quatro potências parciais individuais diferentes. Uma vez que cada um dos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) pode ser controlado independentemente um do outro, cento e sessenta e dois graus de modulação da potência de aquecimento total (24a) resultam, em particular com uma duração total das sequências de repetição (34a), (38a) de 1,08 s. Particularmente de preferência, a unidade de controlo ou regulação (52a) define os elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) de tal forma que as potências parciais individuais dos elementos de aquecimento (16a), (18a), (20a) utilizados num grau predeterminado de modulação diferem em no máximo um.When eighteen different repetition sequences (34a), (38a) are used, the time windows (36a) of which are filled with three different pairs of base switching sequences (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a), the nominal power (26a), (28a) of each of the heating elements (16a), (18a), (20a) can be divided into fifty-four different individual partial powers. Since each of the heating elements (16a), (18a), (20a) can be controlled independently of each other, one hundred and sixty-two degrees of modulation of the total heating power (24a) result, in particular with a total duration of the repetition sequences (34a), (38a) of 1.08 s. Particularly preferably, the control or regulation unit (52a) sets the heating elements (16a), (18a), (20a) in such a way that the individual partial powers of the heating elements (16a), (18a), (20a) used at a predetermined degree of modulation differ by at most one.

A figura 7 mostra uma forma de realização exemplificativa adicional da invenção. As seguintes descrições e os desenhos são essencialmente limitados às diferenças entre as formas de realização exemplificativas, em que a referência pode, em princípio, também ser feita aos desenhos e/ou à descrição das outras formas de realização exemplificativas, em particular das figuras 1 a 6, em relação aos componentes designados de forma idêntica, em particular em relação aos componentes com os mesmos números de referência. Para distinguir as formas de realização exemplificativas, a letra 'a' é reproduzida pelos números de referência da forma de realização exemplificativa nas figuras 1 a 6 na forma de realização exemplificativa da figura 7, a letra 'a' é substituída pela letra 'b'.Figure 7 shows a further exemplary embodiment of the invention. The following descriptions and the drawings are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, whereby reference may in principle also be made to the drawings and/or the description of the other exemplary embodiments, in particular of Figures 1 to 6, with regard to identically designated components, in particular with regard to components with the same reference numerals. To distinguish the exemplary embodiments, the letter 'a' is reproduced by the reference numerals of the exemplary embodiment in Figures 1 to 6; in the exemplary embodiment of Figure 7, the letter 'a' is replaced by the letter 'b'.

A figura 7 mostra um diagrama de circuito de um dispositivo de aquecimento de fluidos (12b). O dispositivo de aquecimento de fluidos (12b) compreende pelo menos uma unidade de comutação (22b) para definir uma respetiva energia elétrica absorvida individualmente pelos elementos de aquecimento (16b), (18b), (20b). Os elementos de aquecimento (16b), (18b), (20b) elétrico estão dispostos em diferentes ramificações de um circuito em triângulo. A unidade de comutação (22b) compreende pelo menos seis, em particular exatamente seis, elementos de comutação (72b), (74b), (76b), (78b), (80b), (82b), dos quais dois são, cada um, dispostos numa respetiva ramificação do circuito em triângulo. Os elementos de aquecimento (16b), (18b), (20b) são preferencialmente dispostos entre, em cada caso, dois dos elementos de comutação (72b), (74b), (76b), (78b), (80b), (82b).Figure 7 shows a circuit diagram of a fluid heating device (12b). The fluid heating device (12b) comprises at least one switching unit (22b) for setting a respective electrical energy absorbed individually by the heating elements (16b), (18b), (20b). The electrical heating elements (16b), (18b), (20b) are arranged in different branches of a delta circuit. The switching unit (22b) comprises at least six, in particular exactly six, switching elements (72b), (74b), (76b), (78b), (80b), (82b), of which two are each arranged in a respective branch of the delta circuit. The heating elements (16b), (18b), (20b) are preferably arranged between, in each case, two of the switching elements (72b), (74b), (76b), (78b), (80b), (82b).

Claims

1. Method for operating a fluid heating device, in particular a fluid heating device of an instantaneous water heater, wherein in at least one step of the method at least one first electric heating element (16a; 16b) and in at least one further step of the method at least one further electric heating element (18a, 20a; 18b, 20b) of the fluid heating device are supplied with electric current and in at least one step of the method a power modulation of a total heating power (24a) of the fluid heating device is set by means of at least one electrical switching unit (22a; 22b) of the fluid heating device, characterized in that, to achieve at least one stage of the power modulation, the at least one first heating element (16a; 16b) is operated with an electrical power (30a) below a nominal power (26a) of this first heating element (16a; 16b) and at least one further step of the method at least one further electric heating element (18a, 20a; 18b, 20b) of the fluid heating device is set by means of at least one electrical switching unit (22a; 22b) of the fluid heating device, characterized in that, to achieve at least one stage of the power modulation, the at least one first heating element (16a; 16b) is operated with an electrical power (30a) below a nominal power (26a) of this first heating element (16a; 16b) and at least one further step of the method ... at least one other electric heating element (18a, 20a; 18b, 20b) is operated with an electrical power (32a) below a nominal power (28a) of this other electric heating element (18a, 20a; 18b, 20b).

2. Method according to claim 1, characterized in that the electrical switching unit (22a; 22b) is controlled in at least all phases of the power modulation in such a way that an electrical power (30a) consumed by the at least one first heating element (16a; 16b) and an electrical power (32a) consumed by the at least one additional heating element (18a, 20a; 18b, 20b) are at least equal in time average.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that at least one power modulation phase is implemented by a repetition sequence (34a, 38a) comprising at least two time windows (36a) spaced in time, within which at least one of the heating elements (16a, 18a, 20a; 16b, 18b, 20b) is activated.

4. Method according to claim 3, characterized in that when the repetition sequence (34a) is changed to an additional repetition sequence (38a) of the next higher/lower phase of the power modulation, the operation of the heating elements (16a, 18a, 20a; 16b, 18b, 20b) is changed in exactly one of the time windows (36a).

5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the activation of the switching unit (22a; 22b) is synchronized with a zero crossing (40a) of at least one phase of the electric current.

6. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that in a time window (36a) of a repetition sequence (34a, 38a) for performing a phase of the power modulation, a base switching sequence (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) for activating and deactivating the switching unit (22a; 22b) is executed, wherein the base switching sequence (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) to be executed is selected from a group (42a, 44a, 46a) of at least two different base switching sequences (420a-423a), (440a-443a), (460a-463a) for performing a fine gradation of the power modulation.

7. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that, in at least one step of the method, a phase sequence of the electric current is automatically detected by means of a test sequence of the switching unit (22a; 22b).

8. Fluid heating device characterized in that it has at least a first electric heating element (16a; 16b) and has at least one further electric heating element (18a, 20a; 18b, 20b) for heating a fluid (50a), in particular water, having at least one switching unit (22a; 22b) configured to set a respective electrical energy (30a, 32a) absorbed individually by the heating elements (16a, 18a, 20a; 16b, 18b, 20b) and having at least one control or regulation unit (52a) configured to perform a method according to any one of the preceding claims.

9. Fluid heating device according to claim 8, characterized in that the electrical heating elements (16a, 18a, 20a) are arranged in different branches of a delta circuit, and the switching unit (22a) comprises at least four, in particular exactly four, switching elements (72a, 74a, 76a, 78a), two of which are arranged in branches of the delta circuit and two in supply lines to the delta circuit.

10. Fluid heating device according to claim 8, characterized in that the electric heating elements (16b, 18b, 20b) are arranged in different branches of a delta circuit, and the switching unit (22b) comprises at least six, in particular exactly six, switching elements (72b, 74b, 76b, 78b, 80b, 82b), two of which are each arranged in a branch of the delta circuit.

11. Instantaneous water heater with a fluid heating device as described in any one of claims 8 to 10, characterized in that it has at least one fluid guide unit (54a), in or on which the at least one first electric heating element (16a; 16b) and the at least one further electric heating element (18a, 20a; 18b, 20b) are arranged.