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mit einem Behälter, der eine Heizemnchtung, einen Einlass für Kaltwasser und einen Auslass für das erzeugte Warmwasser aufweist.
Es Ist bekannt, dass sich in derartigen Warmwasserbereitungsanlagen Retroviren entwickeln können, die
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Cerfordert das Abtöten von 90 % der Legionellen etwa 2 min, und über 70 e werden alle Legionellen sofort abgetötet.
Bei konventionellen Warmwasserbereitungsanlagen (z. B. DE 39 28 074, DE 39 07 771 A1, WO 90/02707) Ist eine Trennung des bereits auf die entsprechende Abtötungstemperatur aufgewärmten Warmwassers vom nachströmenden Kaltwasser nicht gegeben. Durch diese ständige Neuzufuhr von kontaminiertem Kaltwasser und einer zu kurzen Verweilzeit, z. B. bei einer längeren Warmwasserentnahme, ist ein Übertreten von lebenden Legionellen ins Warmwassernetz unausweichlich. Die dorthin gelangenden Legionellen finden in stromabwärtigen, kühleren Teilen des Warmwassernetzes optimale Bedingungen, um sich ungehindert und in grosser Anzahl zu vermehren.
Eine Möglichkeit, bei konventionellen Anlagen einer unkontrollierten Vermehrung der Legtonehen entgegenzuwirken, besteht in einer ständig über mindestens 60 - C erhöhten Temperatur des Warmwassernetzes. Beispielsweise beschreibt die EP 0 391 508 eine Warmwasserbereitungsanlage mit einem im Kreislauf zu den Zapfstellen und zurück zum Warmwasserbereiter geführten Warmwasserkrets, wobei die Temperatur im Rücklauf zum Warmwasserbereiter auf die Einhaltung eines Mindestwertes überwacht wird, so dass sich der gesamte Warmwasserkreis ständig auf erhöhter Temperatur befindet.
Die Folge von ständig hohen Netztemperaturen, speziell bei grossen Anlagen mit welt verzweigten Warmwasserleitungen, ist jedoch ein hoher Energieverlust durch die ständige Wärmeabgabe des Leitungsnetzes an die Umgebung. Die erhöhte Wassertemperatur zieht darüber hinaus auch eine zunehmende Kalkausscheidung nach sich, mit der Folge einer Verkürzung der Funktionsdauer der Warmwasserbereitungsanlage auf Grund von Verkalkungen der Leitungen. Eine Gegenmassnahme wäre eine entsprechende Wasseraufbereitung, die allerdings kostenintensiv ist und zusätzliche Energie benötigt.
Die Erfindung setzt sich daher zum Ziel, eine Vorrichtung zur Erzeugung und Bereitstellung von Warmwasser zu schaffen, bei welcher das Legionellen-Infektionsrisiko unter allen Betriebsbedingungen minimiert ist, ohne dass die genannten Nachteile einer ständig erhöhten Warmwassernetztemperatur in Kauf genommen werden müssten. Dieses Ziel wird bei einer Vorrichtung der einleitend genannten Art erfindunggemäss dadurch erreicht, dass der Behälter durch eine elastische Membran in eine Einlasskammer und eine Auslasskammer unterteilt ist, wobei der Einlass in die Einlasskammer mündet und der Auslass von der Auslasskammer ausgeht, und wobei eine die Einlasskammer mit der Auslasskammer verbindende Leitung vorgesehen ist, in der eine wahlweise betätigbare, in Richtung zur Auslasskammer fördernde Pumpe angeordnet ist.
Auf diese Weise wird das bereits erwärmte und keine lebenden Legionellen enthaltende Warmwasser vom nachströmenden, legionellenkontaminierten Kaltwasser getrennt, so dass eine Kontimination des Warmwassers und damit das Risiko einer Legionellen-Infektion sicher vermieden werden kann. Die Verwendung einer elastischen Membran zwischen der Einlass- und der Auslasskammer überträgt den Versorgungsdruck des öffentlichen Kaltwassernetzes direkt auf das Warmwassernetz, so dass die Entnahme von Warmwasser unter Ausnutzung des Versorgungsdruckes, d. h. ohne zusätzliche Pumpmassnahmen, möglich ist.
Wenn der Warmwasservorrat in der Auslasskammer erschöpft Ist, kann mit Hilfe der Pumpe das nachgeströmte Kaltwasser aus der Einlasskammer in die Auslasskammer umgepumpt und neuerlich einer Desinfektion unterzogen werden.
Durch den Wegfall des Erfordernisses einer ständig erhöhten Warmwassernetztemperatur des an die Vorrichtung anschliessenden Warmwassernetzes wird eine entscheidende Energieeinsparung erzielt, und die Lebensdauer des Warmwassernetzes wird auf Grund der verringerten Kalkausscheidung wesentlich erhöht. Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemässe Vorrichtung den Einsatz von Perlatoren an den Warmwasserzapfstellen, welcher bel herkömmlichen Anlagen wegen der Vermischung lebender Legionellen im Wasser mit der Luft und damit der Gefahr eines Eindringens von lebenden Legionellen in die Lunge nicht ratsam ist.
Bevorzugt ist der Behälter aus zwei einseitig offenen Teilbehältern gebildet, deren offene Seiten einander zugewandt und über Umfangsflansch miteinander verbunden sind, wobei die Membran zwischen den Umfangsflanschen der Teilbehälter festgelegt ist, was eine sichere und dichte Einspannung der Membran gewährleistet.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn In der Einlasskammer und der Auslasskammer ein Führungsgitter nahe der Behälterinnenwand angeordnet ist, welches die maximale Ausdehnung der Membran begrenzt, um die Gefahr einer Beschädigung der Membran zu minimieren. In diesem Fall kann insbesondere vorgesehen werden, dass die Heizeinrichtung eine im Bereich zwischen dem Führungsgitter und der Behältennnenwand verlaufende Heizwendel ist, wo sie gut geschützt ist.
In Jedem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Heizeinrichtung eine warmwasserbetriebene Rohrheizwendel und/oder eine elektrische Heizdrahtwendel ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der Auslasskammer ein Überdruckschalter zugeordnet ist, welcher die Abschaltung der Pumpe veranlasst. Die Überwachung des Druckes in der Auslasskammer ist insbesondere dann ein wirkungsvolles Kriterium für die Abschaltung der Pumpe, wenn die Auslasskammer nicht vollständig entleert ist und es daher nicht bekannt 1St, welche Menge an Kaltwasser von der Einlasskammer in die Auslasskammer gepumpt werden soll.
In jedem Fall ist es besonders günstig, wenn der Auslass mit einem Rückschlag- oder Absperrventil versehen ist, und/oder die Leitung mit einem Rückschlag- oder Absperrventil versehen ist. Diese Ventile verhindern das Ein- und Austreten von noch nicht abgetöten Legionellen während des Aufheizprozesses.
Die Erfindung schafft weiters eine Anlage zur Erzeugung und Bereitstellung von Warmwasser, welche mit zwei erfindungsgemässen Vorrichtungen ausgestattet ist und sich dadurch auszeichnet, dass die Auslässe der beiden Behälter vereinigt sind und ihre Einlässe über ein wahlweise betätigbares Umschaltventil abwechselnd mit Kaltwasser beaufschlagbar sind. Dadurch kann jeweils aus dem einen Behälter bereits desinfiziertes Warmwasser entnommen werden, während der andere Behälter über die entsprechende Verweilzeit auf die Desinfektionstemperatur gebracht wird, und umgekehrt.
In diesem Fall Ist es besonders günstig, wenn das Umschaltventil von einem Durchflussmessgerät gesteuert ist, welches die Menge des zugeführten Kaltwasser misst und bei Erreichen eines dem Behälterfassungsvermögen entsprechenden Wertes die Umschaltung veranlasst, weil dies ein sicheres Kriterium für den Umschaltvorgang ist.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispie- les näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine teilweise als Längsschnitt und teilweise als Blockschaltbild ausgeführte Darstellung der Vorrichtung, Fig. 2 eine schematische Darstellung verschiedener Verformungszustände der Membran während der Warmwasserentnahme, und Fig. 3 das Blockschaltbild einer Anlage mit zwei Vorrichtungen gemäss Fig. 1.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist die Vorrichtung zur Erzeugung und Bereitstellung von Warmwasser einen Behälter 1 mit einem Einlass 2 für Kaltwasser und einem Auslass 3 für das erzeugte Warmwasser auf.
Der Behälter 1 besteht im Detail aus zwei einseitig offenen Teilbehältern 4,5, deren offene Seiten einander zugewandt und über Umfangsflansch 6 miteinander verbunden sind.
Zwischen den Umfangsflanschen 6 ist eine elastische Membran 7 festgelegt, so dass sie den Behälter 1 in eine Einlasskammer 8, in welche der Einlass 2 mündet, und eine Auslasskammer 9 unterteilt, von welcher der Auslass 3 ausgeht. Im Behälter 1 ist ferner ein Führungsgitter 10 nahe der Behälterinnenwand angeordnet, welches die maximale Ausdehnung der Membran 7 begrenzt. In dem in Fig. 1 dargestellten Betnebszustand ist die Membran 7 maximal in die Einlasskammer 8 hin ausgedehnt, so dass diese minimales Volumen und die Auslasskammer 9 maximales Volumen hat.
In dem Bereich zwischen dem Führungsgitter 7 und der Behälterinnenwand verläuft eine Heizwendel 11, welche über Zuläufe 12 und Rückläufe 13 mit Warmwasser von z. B. einer Heizungsanlage gespeist werden kann, oder als elektrische Heizdrahtwendel ausgeführt sein kann (nicht dargestellt). Bei Bedarf kann auch eine warmwasserbetriebene Rohrheizwendel in Kombination mit einer elektrischen Heizdrahtwendel eingebaut werden. Anstelle der Anordnung der Heizwendel zwischen dem Führungsgitter 10 und der Behälterinnenwand kann der Behälter 1 auch mit einem Doppelmantel versehen werden, in dem die Heizwendel verläuft.
Die Membran 7 ist funktionell durch eine Leitung 14 überbrückt, welche die Einlasskammer 8 mit der Auslasskammer 9 verbindet und in der eine Pumpe 15 angeordnet ist, welche im Betrieb das Kaltwasser aus der Einlasskammer 8 in die Auslasskammer 9 zur Aufheizung umpumpt. Die Beendigung des Umpumpvorganges wird durch einen Überdruckschalter gesteuert (nicht dargestellt), welcher der Auslasskammer 9 zugeordnet ist und die Abschaltung der Pumpe 14 bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes veranlasst.
Der Auslass 3 und/oder die Leitung 14 können mit entsprechenden Rückschlagventilen 16,17 versehen werden, welches das Ein- und Austreten von nicht-abgetöteten Legionellen in den Warmwasserkreis während des noch nicht abgeschlossenen Aufheizvorganges verhindern. Anstelle von Rückschlagventilen können auch Absperrventile, z. B. Magnetventile oder Motorventile, verwendet werden.
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Zur Beschreibung der Funktionsweise der Vorrichtung wird zunächst davon ausgegangen, dass die Auslasskammer 9 mit kaltem, mit lebenden Legionellen kontaminiertem Wasser gefüllt Ist (Fig. 1). Das Wasser wird mit Hilfe der Heizwendel 11 auf eine Temperatur aufgeheizt und über eine Verweilzeit auf dieser Temperatur gehalten, welche zur Abtötung der Legionellen erforderlich ist. Anschliessend kann desinfiziertes Warmwasser über den Auslass 3 entnommen werden. Dabei zieht sich die elastische Membran 7 fortschreitend zusammen, während Kaltwasser In die Einlasskammer 8 über den Einlass 2 einströmt, und dehnt sich anschliessend in die Auslasskammer 9 hinaus, wie durch die verschiedenen Zustände in Fig. 2 dargestellt ist.
Während dieser Zeit kann Warmwasser entnommen werden, ohne dass sich das nachströmende, kontaminierte Kaltwasser mit dem bereits desinfizierten Warmwasser vermischt.
Nach der vollständigen Entleerung der Auslasskammer 9 ist die Warmwasserentnahme einzustellen. Nun wird die Pumpe 14 aktiviert und pumpt das in die Einlasskammer 8 nachgeströmte Kaltwasser in die Auslasskammer 9 um, so dass ein neuer Zyklus mit Aufheizung des Wassers in der Auslasskammer 9 begonnen werden kann.
Ein Anwendungsbeispiel einer derartigen Vorrichtung ist ein Nachtspeichersystem, bei dem der Behälter 1 nur in der Nacht bzw. in den Stunden aufgeheizt wird, In denen keine Entnahme stattfindet. Das Fassungsvermögen des Behälters 1 entspricht dabei dem täglichen maximalen Warmwasserbedarf. Die Heizleistung, die zum Erwärmen des Warmwässers und Abtöten der Legionellen erforderlich ist, muss der zur Verfügung stehenden Zeit der Nichtentnahme unter Berücksichtigung der für die Legionellen notwendigen Abtötungstemperatur und Verweilzeit angepasst sein.
Da der maximale tägliche Warmwasserbedarf nicht immer vollständig benötigt wird, ist hier eine Druckabschaltung der Pumpe 15 beim Umpumpen des Kaltwasser in die Auslasskammer 9 vorgesehen, weil die Drucküberwachung der beste Anhaltspunkt dafür ist, wann die Auslasskammer 9 gefüllt ist.
Die in Fig. 3 dargestellte Anlage mit zwei Behältern 1 eignet sich insbesondere für den Anwendungsfall eines Ladespeichersystems, bei dem Warmwasser Im Dauerbetrieb entnommen werden kann. Das Fassungsvermögen jedes Behälters 1 muss hier an den Spitzenbedarf der Warmwasserentnahme und der der jeweiligen Abtötungstemperatur entsprechenden Verweilzeit angepasst sein. Im einzelnen sind bei dieser Anlage die Auslässe 3 der belden Behälter 1 zu einem gemeinsamen Auslass 18 der Anlage vereinigt, und ihre Einlässe 2 sind über je ein Motorventil 19, welche gemeinsam ein Umschaltventil bilden, an einen gemeinsamen Einlass 20 der Anlage geführt. Es ist jeweils das eine Motorventil 19 offen und das andere geschlossen.
Offen ist das Motorventil jener Seite, bei der Warmwasser entnommen wird, während das auf der anderen Seite geschlossen ist, bei welcher das Warmwasser auf die entsprechende Desinfektionstemperatur aufgeheizt bzw. auf dieser gehalten wird. Das Umschalten der Motorventile 19 bzw. des von diesen gebildeten Umschalters wird von einem (nicht dargestellten) Durchflussmessgerät gesteuert, welches die Menge des zugeführten Kaltwasser misst und bei Erreichen eines dem Behälterfassungsvermögen entsprechenden Wertes die Umschaltung veranlasst.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt ; insbesondere kann der Behälter 1 jede dem Fachmann bekannte Form und Konstruktion haben, und auch die Membran 7 kann beliebiger Art sein, solange sie den Behälter 1 in zwei Kammern unterteilt.