DE102007037988A1

DE102007037988A1 - Vorrichtung zum Erwärmen, Desinfizieren und Speichern von Trinkwasser

Info

Publication number: DE102007037988A1
Application number: DE102007037988A
Authority: DE
Inventors: Rolf Schulze; Michael Berlin; Wolf-Hagen Drechsler; Dietmar Zueckner; Martina Tannhaeuser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2027-08-11
Also published as: DE102007037988B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen, Desinfizieren und Speichern von Trinkwasser mit einer Kaltwasserzuleitung, eine Trinkwassererwärmung, einer Warmwasserableitung, einen Zirkulationsrücklaufanschluss, einen Vorwärmer/Rückkühler, einen Zirkulationswassererwärmer, einen Speicher, einer Zirkulationspumpe und einer Spitzenpumpe.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen, Desinfizieren und Speichern von Trinkwasser.
Aus dem Stand der Technik bekannt sind Vorrichtungen, die das Trinkwasser in einem Speicher mit integrierter Heizfläche erwärmen.
Weiterhin bekannt sind Vorrichtungen, die das Trinkwasser im Durchfluss über einen Wärmetauscher erwärmen.
Bekannt sind auch Vorrichtungen, die in einem Ladekreis, bestehend aus Ladepumpe, Wärmetauscher und Speicher das Trinkwasser erwärmen und speichern.
Diese Vorrichtungen müssen in zeitlichen Abständen zur Thermischen Desinfektion auf Desinfektionstemperatur aufgeheizt werden, zum Beispiel auf 70°C, damit die Verteilungsnetze, die Zapfstellen und auch die Vorrichtung selbst desinfiziert werden.
So beschreibt die DE 4136959 C2 eine Vorrichtung, die ebenfalls Trinkwasser erwärmt, desinfiziert und speichert. Bei Zapfruhe bildet diese Vorrichtung einen Wasserkreislauf, in dem Ladepumpe, Trinkwassererwärmer und Speicher im Temperaturbereich der Thermischen Desinfektion betrieben werden.
Die Kaltwasserzuleitung mündet dort an der Ladepumpe und gleichzeitig am Kaltwassereingangs-/Ladeausgangsanschluss des Speichers. Das erwärmte und desinfizierte Trinkwasser wird am Warmwasseranschluss des Speichers entnommen. In dieser Vorrichtung hat das entnommene Warmwasser allerdings die Temperatur der Thermischen Desinfektion und kann nicht direkt an die Zapfstellen geführt werden.
Bekannt ist auch die Integration verschiedener Speicherbereiche, wie Desinfektionsbereich und Spitzenbereich, in einen Kombispeicher. Die funktionell verschiedenen Bereiche sind aber auch dort konstruktiv getrennt angeordnet.
In DE 4235038 C2 wird eine Vorrichtung beschrieben, die zusätzlich zur Funktion von DE 4136959 C2 noch die notwendige Abkühlung des entnommenen Warmwassers aus dem Desinfektionskreislauf beinhaltet.
Das dem Kreislauf aus Ladepumpe, Trinkwassererwärmer und Speicher entnommene Warmwasser in Desinfektionstemperatur wird vom einströmenden Kaltwasser über einen Vorwärmer/-rückkühler auf Zapftemperatur abgekühlt.
Beschrieben sind dort die Einbindungen der Zirkulation. Diese Vorrichtungen bestimmen in verschiedenen Variationen, besonders die Gestaltung die Zirkulation betreffend, den Stand der Technik für Trinkwassererwärmung mit Thermischer Desinfektion.
In DE 10 2005 034 021 wird eine Vorrichtung beschrieben, die wie in DE 4235038 C2 Trinkwasser desinfiziert, die notwendige Abkühlung auf Zapftemperatur aber vor der Spitzenspeicherung durchführt.
Aus dem Stand der Technik sind auch Vorrichtungen bekannt, die das erwärmte Trinkwasser in zwei verschiedene Temperaturzonen bringen und dort speichern. Eine Temperaturzone liegt dabei im Desinfektionsbereich, die andere unterhalb oder gleich der Zapftemperatur.
In DE 10034513 C2 wird eine Vorrichtung beschrieben, deren Zirkulationswasser separat vorgewärmt und erwärmt wird, dann in den Ladekreis, der sich in Desinfektionstemperatur befindet, vor dem Speicher einmündet und nach dem Speicher teilweise rückgekühlt wird. Die Desinfektion des Zirkulationswassers findet dabei im Reaktionsspeicher statt, der in der Trinkwassererwärmung angeordnet ist.
Die Vorrichtungen für separate Zirkulationswassererwärmung, Desinfektion und Rückkühlung werden im Stand der Technik mit verschiedenen Vorrichtungen zur Trinkwassererwärmung 3 kombiniert. 5 und 6 zeigen beispielhaft übliche Vorrichtungen.
In 5 erfolgt die Trinkwassererwärmung 3 auf Zapftemperatur im Durchflussverfahren, in 6 über das Speicherladeverfahren. Beide Verfahren sind Stand der Technik. Das Zirkulationswasser wird in 5 und 6 separat erwärmt, im Speicher thermisch desinfiziert und auf Zapftemperatur rückgekühlt.
Das vom Wasserdruck angetriebene Kaltwasser strömt über den Anschluss Kaltwasser 1 zur Trinkwassererwärmung 3A, wird darin erwärmt und strömt als Warmwasser aus der Trinkwassererwärmung 3B zum Anschluss Warmwasser 4.
Das von der Zirkulationspumpe 12 angetriebene Zirkulationswasser strömt über den Anschluss Zirkulationsrücklauf 5 über die Zirkulationspumpe 12 zum Wärmetauscher 6A, wird dort vorgewärmt, strömt vom Wärmetauscher 6B zum Wärmetauscher 8A, wird dort auf Desinfektionstemperatur erwärmt, strömt vom Wärmetauscher 8B zum Reaktionsspeicher 9A, wird dort desinfiziert, strömt vom Reaktionsspeicher 9B zum Wärmetauscher 6C, wird dort auf Zapftemperatur rückgekühlt, strömt vom Wärmetauscher 6D zum Anschluss Warmwasser 4 und von dort über das hier nicht dargestellte Warmwassernetz zurück zum Anschluss Zirkulationsrücklauf 5.
Die Nachteile aller dieser Vorrichtungen bestehen darin, dass die für die Desinfektion notwendigen Speicher und die für die Spitzenlast notwendigen Anschlussleistungen oder Speicher, mit entsprechenden Kosten konstruktiv separat ausgeführt werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die ohnehin im Reaktionsspeicher gespeicherte Energiemenge nicht für die im Trinkwassersystem übliche, kurzzeitige Spitzenlast, nutzbar wird.
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die im erheblich ökonomischeren Betrieb hinsichtlich sowohl Investitions- als auch Betriebskosten Trinkwasser erwärmt, desinfiziert und speichert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 gelöst.
Nachfolgend soll diese Vorrichtung anhand des Ausführungsbeispiels und der 1 näher erläutert werden.
Der grundlegende Gedanke der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, die gemäß dem Stand der Technik bekannte Auffassung, das Desinfektion und Spitzenspeicherung in konstruktiv getrennten Speichern durchzuführen sind, zu durchbrechen. Dies geschieht, indem die zwei unterschiedlichen Funktionen zwar in einem Speicher, aber zu unterschiedlichen Zeiten, ausgeführt werden.
Damit wird der eine Speicher sowohl als Desinfektionsspeicher als auch als Spitzenspeicher nutzbar. Für den Spitzenbedarf kann dabei der hohe Energieinhalt des Speichers, welcher auf Grund der hohen Reaktionstemperatur bei Desinfektion sowieso vorhanden ist, genutzt werden.
Im Desinfektionsbetrieb strömt der Zirkulationskreislauf, angetrieben durch die Zirkulationspumpe 12, vom Zirkulationsrücklauf über Vorwärmer 6, Zirkulationswassererwärmer 8, Speicher 9, Vorwärmer/Rückkühler 6, Trinkwassererwärmung 3, Warmwasseranschluss 4 über das Wassernetz zurück zur Vorrichtung. Dabei wird das Wasser über den Zirkulationswassererwärmer 8 auf Reaktionstemperatur erwärmt, im Speicher 9 desinfiziert, über den Vorwärmer/Rückkühler 6 auf Zapftemperatur abgekühlt und so dem Wassernetz zugeführt.
Gleichzeitig strömt das Trinkwasser, angetrieben durch den Wasserdruck, vom Kaltwasseranschluss 1 über Trinkwassererwärmung 3, Warmwasseranschluss 4 und Wassernetz zu den Zapfstellen. Dabei wird es über die Trinkwassererwärmung 3 auf Zapftemperatur erwärmt.
Im Spitzenbetrieb wird der Volumenstrom im Zirkulationskreislauf reduziert, indem die Drehzahl der Zirkulationspumpe 12 gestellt wird. Gleichzeitig wird der Volumenstrom des Kaltwassers aufgeteilt. Ein erster Teil strömt direkt zum Mischpunkt 10 vor der Trinkwassererwärmung 3.
Ein zweiter Teil strömt, angetrieben durch die Spitzenpumpe 13, zum Zirkulationswassererwärmer 8 und von dort zum Speicher 9. Hier wird das gespeicherte, erwärmte Wasser aus dem Speicher 9 zum Mischpunkt 10 vor der Trinkwassererwärmung 8 befördert.
Die beiden Teilströme vermischen sich dort wieder zum Spitzenvolumenstrom, allerdings mit einer höheren Temperatur als noch im Kaltwasseranschluss.
Der Leistungsbedarf der Trinkwassererwärmung 3 ist entsprechend der nun geringeren Temperaturdifferenz zur festgelegten Zapftemperatur geringer, als in dem Fall, dass der Spitzenvolumenstrom im Temperaturbereich des Kaltwassers auf Zapftemperatur erwärmt werden müsste.
Nach der Trinkwasserspitze wird der Speicher 9 wieder geladen. Der Ladekreis, angetrieben durch die Spitzenpumpe 13, verläuft über den Zirkulationswassererwärmer 8, den Speicher 9, den Vorwärmer/Rückkühler 6 und die Rohrleitungsstrecke vom Mischpunkt 10 zum Verteilpunkt 11 und zur Spitzenpumpe 13. Nach Erreichen der Reaktionstemperatur läuft die Vorrichtung wieder im Desinfektionsbetrieb.
Die Messung der notwendigen physikalischen Parameter zur Regelung dieser Vorgänge erfolgt über Sensoren 2.
Die 2 und 4 zeigen eine besondere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung, bei welchen zur weiteren Vereinfachung der Einsatz der Spitzenpumpe 13 vermieden werden kann.
Dies ist dadurch zu realisieren, dass die Zirkulationspumpe 12 nach dem Mischpunkt 7C angeordnet ist und dieser Mischpunkt 7 als Mischventil 14 ausgeführt ist.
Eine weitere Möglichkeit einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung kann dadurch realisiert werden, dass zwischen dem Verteilpunkt 11 und dem Mischpunkt 7B eine Motorklappe angeordnet ist.
Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, den Verteilpunkt 11 als Verteilventil 15 auszuführen.
Ist es bei besonderen Modifizierungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung technisch bedingt nötig, einzelne Baugruppen mehrfach einzusetzen, so ist dies als dem Schutzumfang zugehörig zu betrachten.
Mit dieser Vorrichtung wird ein für die Desinfektion vorhandener Speicher zusätzlich zur Reduzierung der Anschlussleistung und/oder zur Verringerung eines Spitzenspeichers der Trinkwassererwärmung genutzt. Damit sinken Investitionsaufwand und Leistungskosten für die Anschlussleistung der Trinkwassererwärmung.

1: Anschluss Kaltwasser
2: Sensor
3: Trinkwassererwärmung
4: Anschluss Warmwasser
5: Anschluss Zirkulationsrücklauf
6: Vorwärmer/Rückkühler
7: Mischpunkt
8: Wärmetauscher
9: Reaktions- und Spitzenspeicher
10: Mischpunkt
11: Verteilpunkt
12: Zirkulationspumpe, Rückschlagventil
13: Spitzenpumpe, Rückschlagventil
14: Mischventil
15: Verteilventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4136959 C2 [0006, 0009]
- DE 4235038 C2 [0009, 0012]
- DE 102005034021 [0012]
- DE 10034513 C2 [0014]

Claims

Vorrichtung zum Erwärmen, Desinfizieren und Speichern von Trinkwasser mit Kaltwasserzuleitung (1), mindestens einem Sensor (2), Trinkwassererwärmung (3), Warmwasserableitung (4), Zirkulationsrücklaufanschluss (5), Vorwärmer/Rückkühler (6), Mischpunkt (7), Zirkulationswassererwärmer (8), Speicher (9), Mischpunkt (10), Verteilpunkt (11), Zirkulationspumpe (12) und Spitzenpumpe (13), dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Strecke aus Kaltwasserzuleitung (1), Verteilpunkt (11AC), Mischpunkt (10AC), Trinkwassererwärmung (3AB) und Warmwasserableitung (4) mit einer zweiten Strecke aus Zirkulationsrücklaufanschluss (5), Vorwärmer (6AB), Zirkulationspumpe (12), Mischpunkt (7AC), Zirkulationswassererwärmer (8AB), Speicher (9AB), Rückkühler (6CD) und Mischpunkt (10B) über eine dritte Strecke Verteilpunkt (11B), Spitzenpumpe (13) und Mischpunkt (7B) zu einem Kreislauf von Verteilpunkt (11B) zu Spitzenpumpe (13), Mischpunkt (7BC), Zirkulationswassererwärmer (8AB), Speicher (9AB), Rückkühler (6CD), Mischpunkt (10BA) und Verteilpunkt (11C), verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zirkulationspumpe (12) nach dem Mischpunkt (7C) angeordnet ist und der Mischpunkt (7) ein Mischventil (14) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zirkulationspumpe (12) nach dem Mischpunkt (7C) befindet und zwischen Verteilpunkt (11) und Mischpunkt (7B) eine Motorklappe angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilpunkt (11) ein Verteilventil (15) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischpunkt (10) in der Strecke von der Trinkwassererwärmung (10B) zum Warmwasseranschluss (4), angeordnet ist.