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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Wärmeversorgung
mit einer nach dem Durchlaufprinzip arbeitenden Einrichtung zur
Erwärmung von Trinkwasser aus öffentlichen Versorgungsnetzen
bei einer gleichzeitigen thermischen Behandlung des Trinkwassers
und ein Verfahren zur Gewährleistung gerätegerechten
Betriebsbedingungen von in einer Einrichtung zur Wärmeversorgung
installierte Wärmeerzeuger.
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Aus
energieökonomischen Gründen werden Raumheizungen
im Niedertemperatur-Bereich betrieben. Sofern eine Einrichtung zur
Wärmeversorgung auch eine Einrichtung zur Erwärmung
von Trinkwasser aufweist, muß einerseits von den Wärmeerzeugern
eine Vorlauftemperatur realisiert werden, die für die Trinkwassererwärmung
bei gleichzeitiger thermischer Desinfektion erforderlich ist und
andererseits müssen Voraussetzungen geschaffen werden,
dass energiesparende, den Brennwerteffekt ausnutzende Wärmeerzeuger
eingesetzt werden können. Hierdurch wird die Wirtschaftlichkeit
der eingesetzten Wärmeerzeuger immer von den Arbeitsbedingungen
und dem Aufbau einer eingesetzten Einrichtung zur Erwärmung
von Trinkwasser bestimmt.
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Gegenwärtig
werden im zunehmenden Maße Brennwertkessel mit Hochleistungs-Aluminium-Wärmetauscher
eingesetzt. Es sind äußerst effektive Wärmeerzeuger
mit einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis.
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Diese
Brennwertkessel stellen aber erhöhte Anforderungen an das
Heizmedium. So darf die Temperaturdifferenz zwischen Kessel-Ein-
und Austritt 25 bis 30K nicht überschreiten. Höhere
Temperaturdifferenzen führen zur Beschädigung
des Aluminium-Wärmetauschers.
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Wird
nun WW (60°C) mit einer Kesselaustrittstemperatur von 70°C
erzeugt, bedeutet es, dass der Heizungsrücklauf mind. 40°C
betragen darf, aber auch nicht höher, um einen max. Brennwerteffekt
zu erreichen. Bei einem ungeregelten Vorwärmer bzw. bei
einstufigen WWB ist diese Temperaturabsicherung nicht einzuhalten.
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Wärmepumpen
können auch nur Heizmedien mit einer begrenzten Temperaturdifferenz
bereitstellen. Auch hier ist es not-wendig, den Zulauf zur Wärmepumpe
möglichst geregelt vorzunehmen.
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Trinkwasser
aus den öffentlichen Netzen, das den mikrobio logischen
Bestimmungen der Trinkwasserverordnung entspricht, enthält
trotzdem eine geringe Konzentration von Keimen. Hierunter können sich
auch Legionellen befinden, da sie ein Bestandteil der Mikroflora
des Trinkwassers sind.
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Diese
Legionellen erfahren bei einer Temperaturerhöhung des Trinkwassers
zwischen plus 30° und plus 50°C eine optimale
Vermehrung. Oberhalb von 55°C werden die Legionellen wieder
abgetötet.
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Legionellen
können die sogenannte Legionärskrankheit, worunter
man eine schwere Lungenentzündung versteht, auslösen.
Die durch Legionellen hervorgerufenen Erkrankungen können
bis zu Todesfällen führen.
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In
wasserführenden technischen Systemen, insbesondere von
Warmwasseranlagen einschließlich Einrichtung zur Warmwasserbereitung,
kann jederzeit eine Legionellenvermehrung eintreten. Zur Krankheitsauslösung
kommt es allerdings nur dann, wenn der Erreger mit Luft in einem
sogenannten Luftwassergemisch (Aerosol) eingeatmet wird. Das ist vorwiegend
dann der Fall, wenn in Duschanlagen mit Legionellen befallenes,
erwärmtes Trinkwasser versprüht wird.
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In
den bekannten Einrichtungen zur Bereitstellung von erwärmtem
Trinkwasser kann es in den Anlagen, in denen erwärmtes
Trinkwasser gespeichert wird und die Aufheizung durch innere Heizflächen
der Speichereinrichtungen erfolgt, zu einer vermehrten Legionellenausbildung
kommen. In diesen Speicherwarmwassererwärmungseinrichtungen
wird das erwärmte Trinkwasser auf einer Temperatur von ca.
40°C bis 50°C gehalten, wobei angestrebt wird, daß das
Trinkwasser deutlich unterhalb der Temperaturgrenze für
das Absondern von Kalkbestandteilen liegt. Außerdem werden
diese Speicherwarmwassererhitzer regelungstechnisch im Zweipunktsystem gefahren,
d. h., die Beheizung wird bei einer oberen Temperaturgrenze abgeschaltet
und bei einer absinkenden Wassertemperatur unter einen Minimalwert wieder
zugeschaltet. Dadurch tritt eine besonders kräftige Vermehrung
der Legionellen ein.
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Die
Gefahr der Legionellenvermehrung bei der Erwärmung von
Trinkwasser kann deutlich gesenkt werden, wenn das Trinkwasser in
sogenannten Durchlauferhitzern auf die Entnahmetemperatur gebracht
wird. Allerdings kann auch in diesen Anlagen eine Legionellenvermehrung
nicht ganz ausgeschlossen werden, insbesondere in Großanlagen,
da die gebräuchliche Erwärmung in Vermeidung einer Verbrühungsgefahr
deutlich unter 60°C gehalten wird, damit auch keine Kalkaussonderung
eintritt. Der Ausfall von Kalk aus dem Trinkwasser bewirkt bekanntlich
eine Reduzierung der Wärmeleistung von Wärmeaustauschern
wegen der Verkrustung der wasserführenden Leitung an den
inneren Oberflächen.
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Grundsätzlich
ist eine Vermehrung der Legionellen oberhalb einer Temperatur von
55°C nicht mehr zu erwarten. Diese Temperatur von 55°C schließt
jedoch nicht eine spontane und gesicherte Abtötung der
bereits vermehrten Legionellen im erwärmten Trinkwasser
ein. So wurde nachgewiesen, daß bei einer Wassertemperatur
von 55°C eine Abtötung erst nach 180 bis 240 Minuten
registriert werden konnte. Die Zeitdauer der Abtötung sinkt
mit ansteigender Temperatur und die Abtötungszeit beträgt
bei plus 70°C Wassertemperatur ca. 4 bis 6 Minuten.
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Bei
einer Wassertemperatur von 35°C bis 40°C wird
eine äußerst brisante Vermehrung von Legionellen
begünstigt. Dieser Temperaturbereich ist häufig
in Brauchwasser-Verteilungsleitungen, Zirkulationsleitungen, in
Brauseköpfen etc. anzutreffen.
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Dieser
Erkenntnis folgend, sind Einrichtungen bekannt geworden, in denen
eine Erwärmung des Trinkwassers bis oberhalb von 55°C
vorgenommen wird, um eine thermische Desinfektion zu erreichen.
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Auch
weitere thermische Desinfektionen beruhen auf einer Anhebung der
Ablauftemperaturen auf 63°C bis 70°C. Alle diese
Brauchwasser-Erwärmungsanlagen sowie die mit ihnen durchgeführten thermischen
Desinfektionen erfordern einen erheblichen Mehrbedarf an Energie
wegen der auftretenden Zirkulations- und Ausströmungsverluste.
Ferner sind sie mit einer erhöhten Korrosionsgefahr, einer
vergrößerten Härteausfällung
in der Brauchwasser-Verteilungsleitung, einem Verbrühungsrisiko
sowie einer vermehrten Wartung für Armaturen und Anlagenteile behaftet.
Darüber hinaus berücksichtigen diese Vorschläge
nicht die unabdingbaren Forde rungen aus dem Energie-Einsparungsgesetz
sowie die Notwendigkeiten auch der zukünftig verstärkten
Nutzung von Wärme aus Wärmerückgewinnung,
alternativen Energien sowie Wärmepumpentechnologien.
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In
2 der
GB-OS 20 99 559 ist eine
Anlage der eingangs genannten Gattung offenbart, mit welcher der
Inhalt des Brauchwasser-Speichers auf eine relativ hohe Desinfektionstemperatur
von 60°C bis 65°C erhitzt wird. Dieser Temperaturbereich
ist weder energiewirtschaftlich, noch lassen sich damit Härteausfällungen
in der Brauchwasser-Verteilungsleitung, noch ein Verbrühungsrisiko,
noch eine vermehrte Wartung für Armaturen und Anlagenteile
vermeiden. Zwar wird die bei dieser bekannten Anlage durch die Kaltwasser-Zuleitung
in den Wärmeübertrager eintretende Kaltwassermenge
vollständig erfaßt, nicht jedoch die aus dem Brauchwasser-Speicher
ausfließende Heißwassermenge, von der eine Teilmenge über
eine nicht bezeichnete Abzweigleitung direkt zur Brauchwasser-Verteilungsleitung
mit den Zapfstellen und über eine weitere Abzweigleitung
zum Kühler strömt. Dadurch kann kein ausreichender
Verbrühungsschutz gewährleistet werden.
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Aus
der
DE-35 10 017 ist
ein mit Naphthalin zu füllender Wärmespeicher
bekannt geworden. Da die Schmelzwärme des Naphthalins bei
ca. 150 kJ/kg und sein Schmelzpunkt bei lediglich 80°C
liegen, soll mit diesem Wärmespeicher die Speicherwärmemenge
im Verhältnis zu Wasser ausgenutzt und die Speichergröße
auf ein kleines Volumen begrenzt werden.
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Neben
den vorgenannten Brauchwasser-Erwärmungsanlagen mit thermischer
Desinfektion sind auch solche mit chemischer (Chlorierung und Ozonierung)
und physikalischer (UV-Strahlung) Desinfektion bekannt. Nur beispielsweise
wird auf den Aufsatz von F. H. Frimmel "Internationale
Tagung über Oxydationsverfahren in der Trinkwasseraufbereitung" in
gwf/Wasser/Abwasser 1979, Heft 2, Seiten 76 bis 79 verwiesen.
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Zur
chemischen Desinfektion wurde beispielsweise die Kaltwasserzuführung
zu dem Wassererwärmer mit einer umschaltbaren Umgehungsleitung
mit einem Anschluß für zwei Dosierpumpen geschaffen.
Dosiert wird mit Natriumhypochlorit und Salzsäure zur pH-Regulierung.
Während der chemischen Desinfektion werden alle Warmwasserzapfstellen
auf einen Auslauf einer be-stimmten Auslaufmenge pro Minute einreguliert,
die Chlorgehalte trimetisch mit einem Indikator und die pH-Werte
elektrometisch gemessen. Diese Art der chemischen Desinfektion mit
Natriumhypochlorit (Chlorbleichlauge) ist zwar im Bereich kleinerer
Schwimmbecken erprobt und bewährt, hingegen in Brauchwasser-Verteilungsleitungen äußerst
gefährlich, weil eine Vermischung mit Säuren zur
sofortigen Bildung von Chlorgas führt. Daher lassen die
bestehenden Vorschriften zur Trinkwasserversorgung nur einen geringen Chlorgehalt
im Trinkwasser zum Schutz der Verbraucher zu. Und schließlich
ist seine Anwendung in einer Brauchwasser-Verteilungsleitung wegen
der damit beträchtlich gesteigerten Korrosionsgefahr und
der Leckagen als Folgeschäden sowie eventuell damit verbundener
allergischer Hautreaktionen aufgrund von gelösten Kupfer-Nickelionen
nicht zu verantworten.
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Nach
der
DE 38 40 516 C3 ist
eine Anlage zur Erwärmung von Brauchwasser und zum Abtöten von
Legionellen bekannt geworden. Diese Anlage besteht aus zwei von
einander räumlich getrennten Kreisläufen. In einem
Kreislauf wird das entnommene Trinkwasser erwärmt und auf
eine der nachgeschalteten thermischen Behandlung erforderliche Temperatur
gebracht. Bei Zapfruhe, d. h. wenn kein Brauchwasser aus der Anlage
entnommen wird, ist ein geschlossener Kreislauf vorhanden, in dem
Trinkwasser auf Reaktionstemperatur erwärmt und anschließend
in einem Speicher auf dieser Reaktionstemperatur gehalten wird. Über
eine Förderpumpe wird über den Wärmetauscher
zur Aufheizung des Trinkwassers und dem dem Wärmetauscher
nachgeschalteten Speicher eine Fließgeschwindigkeit des zu
behandelnden Wassers gesichert. Hierdurch ist es sichergestellt,
daß Legionellen, die in geringem Maße in dem aus
der Trinkwasserleitung entnommenen Wasser enthalten sind, sich zwar
vermehren aber anschließend abgetötet werden.
Im Falle der Entnahme wird aus diesem Erwärmungs- und Behandlungskreislauf
eine der Entnahmemenge entsprechende Wassermenge über einen
diesem Kreislauf nachgeschalteten Rückkühler zugeführt.
Das den Nachkühler durchströmende, behandelte
Trinkwasser wird dann Zapfstellen zugeleitet. Vor den Zapfstellen
ist ein Nacherwärmer vorgesehen, mit dem das Brauchwasser
im Entnahmekreislauf bei schwankenden Entnahmemengen auf die erforderliche
Entnahmetemperatur nachgeheizt werden kann. Zusätzlich
zu der Einrichtung zur thermischen Desinfektion sind noch Maßnahmen
vorgesehen, durch die eine Chlorierung des Brauchwassers möglich
wird. Damit soll eine Rekontaminierung des Trinkwassers aufgrund
der räumlichen Trennung des Brauchwassererwärmungskreislaufes
und des Brauchwasserverteilungskreislaufes ausgeschlossen werden.
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Dieser
Anlage haftet der Nachteil an, daß der Anlagenteil sehr
groß ist und bei Zapfruhe eine große Gefahr der
Rekontaminierung des thermisch behandelten Trinkwassers in der Erwärmungs-
und Reaktionsstufe eintritt. Außerdem sind die Anlagenteile,
die mit dem auf die Reaktionstemperatur erwärmten Trinkwasser
beaufschlagt sind, sehr störanfällig. Durch die
Erwärmung des Trinkwassers auf über 70°C
wird das Wasser entkalkt. Dies führt zur Kalkabsonderung,
die sich an den Innenwandungen der Anlagenteile absetzen, wodurch
auch ein Nährboden für die Legionellenvermehrung
entsteht. Die Standzeit für die Anlagenteile reduzieren
sich hierdurch erheblich.
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Weiterhin
ist mit der
DE
10 2004 045 059 B3 eine Einrichtung und ein Verfahren zur
Erwärmung und zur thermischen Behandlung von Trinkwasser
in einer Wärmeversorgungsanlage bekannt geworden. Hiernach
ist ein der Erwärmung des Trinkwassers auf Reaktionstemperatur
dienender Wärmeübertrager
3 vorgesehen,
dessen Vorlauf des Primärkreises mit einem Vorlauf eines
Wärmeversorgungskreislaufes und mit seinem Rücklauf
mit dem Vorlauf des Primärkreises eines der Abkühlung
des auf Reaktionstemperatur erwärmten Trinkwassers auf
eine Nutzungstemperatur dienenden, Wärmeübertrager
9 und
dessen Rücklauf mit dem Rücklauf des Wärmeversorgungskreislaufes
verbunden ist, vorgesehen, wobei der Vorlauf des Sekundärkreises
des der Erwärmung des Trinkwassers auf Reaktionstemperatur
dienende Wärmeübertrager
3 mit einer
Zuführungsleitung
2 für das Trinkwasser
und der sekundärseitig vorhandene Rücklauf mit
einem Zulauf eines Reaktionsspeichers
5 und dieser auslaufseitig
mit einem Vorlauf des sekundärseitig in einen Kühlkreislauf
eingebundenen, der Abkühlung des erwärmten Trinkwassers
dienenden Wärmeübertragers
7 und dieser
rücklaufseitig mit der trinkwasserseitig vorhandenen Speiseleitung verbunden
ist. Der Fachmann entnimmt aus dieser Offenbarung die Verwendung
einer zweistufigen Anord-nung von Wärmeaustauschern zur
thermischen Desinfektion von Trinkwasser bei einer gleichzeitigen
Bereitstellung von Warmwasser, wobei einer der beiden Wärmeaustauscher
der Rückkühlung des erwärmeten Trinkwassers
dient. Dabei erwärmt sich das primärseitige mit
dem Rücklauf des Heizkreislaufes in Verbindung stehende
Heizmedium. Eine Einspeisung in Niedertemperaturheizeinrichtungen
ist damit ausgeschlossen.
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Nach
der
DD 204 987 ist ein
nach dem Durchflußprinzip arbeitendes zweistufiges System zur
Warmwasserbereitung, bestehend aus zwei sowohl heizkreisseitig als
auch trinkwasserseitig in Reihe liegende Wärmeübertrager,
wobei ein Wärmeübertrager als Vorwärmer
für das Trinkwasser eingesetzt ist, bekannt. Aus der offenbarten
Lehre dieser DD-Patentschrift entnimmt der Fachmann, dass zwei in
Reihe liegende Wärmeübertrager vorgesehen sind,
wovon der eine, der mit dem Vorlauf einer Wärmeerzeugungsanlage
verbunden ist, der Nacherwärmung für das vorgewärmte
Trinkwasser dient. Der als Vorwärmer für das in
einer Trinkwasserversorgungseinrichtung zirkulierende Trinkwasser
dienende Wärmeübertrager ist mit dem Heizungsrücklauf
verbunden. Der Fachmann entnimmt aus diesem Dokument lediglich die
Möglichkeit zu erwärmendes Medium in einer zweistufigen
Anordnung von Wärmeübertragern, wovon eines der
Wärmeübertrager als Vorwärmer dient,
zu erwärmen. Einen Hinweis auf die Möglichkeit
im Trinkwasser aus öffentlichen Netzen enthaltene Legionellen
abzutöten, kann der Fachmann hierin nicht erkennen.
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Der
Nachteil dieser Lösung liegt darin, dass bei einer plötzlichen
stärkeren Zapfung der zur Verfügung stehende Heizungs-Rücklaufstrom
nur eine geringe Wärmekapazität aufweist und die
Kaltwasservorwärmung nur gering ist. Die Vorwärmung
des Kaltwasseres erfolgt nur ungeregelt, d. h. die Hauptlast der
Erwärmung hat der Nachwärmer zu erbringen, da nur
er vom Gesamtheizstrom durchflossen wird. Durchflusssysteme müssen
immer nach der maximal möglichen Zapfmenge ausgelegt werden.
Das bedeutet, dass diese Systeme in der Praxis überdimensioniert
sind, da der planende Fachmann dieser Systeme aus Vorsicht immer
Leistungsreserven vorsieht. Die Folge ist, das der in der Praxis
dominierende Teilllast- oder Schwachlastfall über einen überdimensionierten
Nachwärmer-Regelkreis nur schlecht ausgeregelt wird. Der
Aufbau dieser Einrichtung führt außerdem dazu,
dass optimale Betriebsbedingungen für zugeordnete Wärmeerzeuger
hinsichtlich der erforderlichen Rücklauftempertur nicht
garantiert werden.
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Allen
bekannten Einrichtungen zur Bereitstellung von erwärmten
Trinkwasser mit oder ohne einer thermischen Desinfektion des Trinkwassers haftet
ein allgemeiner Mangel an, dass die in der Einrichtung zur Erzeugung
der erforderlichen Wärmeenergie das Problem der Schaffung
von gerätegerechten Betriebsbedingungen für eingesetzte
Wärmeerzeuger nicht beachtet worden ist.
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Außerdem
müssen nach der neu bearbeiteten DVGW-Richtlinie/Arbeitsblatt
551 Trinkwasservorwärmer so konzipiert sein, dass
der gesamte Wasserinhalt der Vorwärmstufe einmal am Tag
auf mindestens 60°C erwärmt werden kann. Bei den
bekannten Anlagen zur Trinkwassererwärmung ist das nicht
möglich und das Problem der Schaffung von gerätegerechten
Betriebsbedingungen für die eingesetzten Wärmeerzeuger
ist unbeachtet geblieben.
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Ziel
der Erfindung ist es, einerseits erwärmtes Trinkwasser
DVGW-gerecht mit 60°C mit einer Einrichtung zur Erwärmung
von Trinkwasser, die mit einer geregelten Vorwärmstufe
versehen ist und nach dem Durchflussprinzip arbeitet, zur Verfügung zustellen,
und auch das Trinkwasser mit dieser Einrichtung regelmäßig
thermisch zu entkeimen und andererseits dabei für den Wärmeerzeuger
optimale Betriebsbedingungen zu schaffen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine der Erwärmung
von Trinkwasser und der für das Abtöten der Legionellen
erforderlichen Erhitzung des Trinkwassers dienende Einrichtung bestehend
aus einem Vorwärmer und einem Nachwärmer, zu entwickeln,
wobei die Rücklauftemperatur des Primärkeislaufes
des als Vorwärmer dienender Wärmeaustauscher im
Niedertemperaturbereich liegt und im nachgeschalteten Wärmeübertrager
die Erwärmung des Trinkwassers auf die erforderliche Entkeimungstemperatur
erfolgt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch
1 angegeben technische Lehr gelöst.
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Die
Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden. In der zugehörigen
Zeichnung zeigen:
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1 eine
Einrichtung zur Wärmeversorgung mit zwei Verbrauchern,
einer Raumheizung und einer Einrichtung zur Erwärmung von
Trinkwasser,
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2 eine
Schaltungsdarstellung einer Einrichtung zur Bereitstellung von erwärmtem
und legionellenfreiem erwärmtem Trinkwasser,
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3 eine
Darstellung der sich einstellenden Relationen der Volumenströme
für den Schwachlastfall,
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4 eine
Darstellung der sich einstellenden Relationen der Volumenströme
für den Mittellastfall,
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5 eine
Darstellung der sich einstellenden Relationen der Volumenströme
für den Starklastfall.
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Eine
Anlage zur Wärmeversorgung verfügt über
mindestens einen Wärmeerzeuger 1, vorrangig über
mindestens einen Brennwertkessel und weist mindestens einen Versorgungskreis 2 für
eine Einrichtung 3 zur Erwärmung und zur thermischen
Behandlung von Trinkwasser und erforderlichenfalls einen Versorgungskreis 4 für
eine Raumheizung auf.
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Der
Versorgungskreis 2 für die erfindungsgemäß ausgebildete
Einrichtung 3 zur Erwärmung von Trinkwasser (TWE)
ist, soweit vorhanden, mit einem Versorgungskreis 4 für
die Raumheizung 5 eines Gebäudes Bestandteil der
mit mindestens einem Wärmeerzeuger 1 ausgerüsteten
Anlage zur Wärmeversorgung.
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Die
nach dem Durchlaufprinzip arbeitende Einrichtung 3 zur
Erwärmung von Trinkwasser besteht aus mindestens zwei in
Reihe geschalteten, vorzugsweise als Plattenwärmeübertrager
ausgebildeten Wärmeübertragern 6; 7.
Zwischen den Wärmeübertragern 6; 7 bindet
trinkwasserseitig in eine, den Vorlauf 8 des als Nachwärmer
dienenden Wärmeübertragers 7 mit dem
Rücklauf 9 des als Vorwärmer eingesetzten
Wärmeübertragers 7 vorgesehene Verbindungsleitung 10 eine
Zirkulationsleitung 11 des Trinkwasserkreises 12 ein.
Die beiden Wärmeübertrager 6; 7 sind
mit 2 × 50% Leistungsanteil ausgelegt, wobei der als Nachwärmer
ausgebildete Wärmeübertrager 7 noch die
Zirkulationsleistung aus dem Trinkwasserkreis 12 mit zu
erbringen hat.
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Ein
Kesselvorlauf 13 am Wärmeerzeuger 1 ist
sowohl mit einem Vorlauf 13.1 des Versorgungskreises 4 der
Raumheizung 5 als auch mit einer Vorlaufleitung 13.2 des
Versorgungskreises 2 der Einrichtung 3 für
die Trinkwassererwärmung verbunden. In der Vorlaufleitung 13.2 sind
ein temperaturabhängig gesteuertes Dreiwegeventil 14 und
diesem nachgeordnet eine Förderpumpe 15 vor einer
Einspeisung in einen heizungsseitigen Vorlauf 16 des als Nachwärmer
eingesetzten Wärmeübertragers 7 vorgesehen.
Ein heizungsseitiger Rücklauf 17 des als Nachwärmer
eingesetzten Wärmeübertragers 7 ist mit
einem heizungsseitigen Vorlauf 18 des als Vorwärmer
genutzten Wärmeübertragers 6 über
eine Verbindungsleitung 19 verbunden. Ein Rücklauf 20 des
als Vorwärmer genutzten Wärmeübertragers 6 ist
mit einem Kesselrücklauf 20 des Wärmeerzeugers 1 verbunden.
Zwischen der heizungsseitigen Vorlaufleitung 13.2 und dem
heizungsseitigen Rücklauf 20 des Versorgungskreises 2 der
Einrichtung 3 für die Trinkwassererwärmung
ist eine, durch ein weiteres Dreiwegeventil 22 unterteilte
Bypassleitung 23.1, 23.2 vorgesehen. Diese Bypassleitung 23.1 und 23.2 erstreckt
sich vom Dreiwegeventil 14 ausgehend bis zum Rücklauf 20 des
Vorwärmers 6 heizungsseitig. Dieses in der Bypassleitung
vorgesehene Dreiwegeventil 22 ist von der Temperatur im
heizungsseitigen Rücklauf 20 des Vorwärmers 6 gesteuert.
Dieses Dreiwegeventil 22 ist gleichzeitig mit einer Einspeiseleitung 24 verbunden,
die eine Verbindung zur heizungsseitigen Verbindungsleitung 19 zwischen
dem Rücklauf 17 des als Nachwärmer ausgebildeten
Wärmeübertragers 7 und dem Vorlauf 18 des
als Vorwärmer eingesetzten Wärmeübertragers 6 herstellt.
Das geregelte Dreiwegeventil 22 ist mit einem schnellen Antrieb
versehen und dient der Bestimmung eines heizkreisseitigen Mischungsverhältnisses
zwischen einer Rate des Volumenstromes aus der Verbindungsleitung 19 zwischen
den Wärmeübertragern 6, 7 über
die Einspeiseleitung 24 und des Volumenstromes über
die Bypassleitung 23.2. Je nach Ventilstellung dieses Dreiwegeventils 22 kann
die heizkreisseitige Beaufschlagung des als Vorwärmer eingesetzten
Wärmeübertragers 6 und damit die Auskühlung
des Volumenstromes im Rücklauf 20 des Wärmeübertragers 6 gesteuert
werden. Ein Temperaturfühler 25 misst die Austrittstemperatur
im Rücklauf 20 des als Vorwärmer ausgebildeten
Wärmeübertragers 6 und steuert die Ventilstellung
des Dreiwegeventils 22, wodurch die Rate der Einspeisung über
die Bypassleitung 23.2 zum temperaturgesteuerten Dreiwegeventil 14 in
dem Vorlauf 16 bestimmt wird.
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Mit
der erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung
können folgende Lastfälle realisiert werden:
Im
Schwachlastfall wird heizungsseitig nur der als Nachwärmer
ausgebildete Wärmeübertrager 7 über den
Vorlauf 16 zum Nachwärmer beaufschlagt. Der Rücklauf 17 fließt
in den als Vorwärmer ausgebildeten Wärmeübertrager 6 und
wärmt darin das zufließende kalte Trinkwasser
nur gering vor. Dabei wird der Rücklauf 20 zum
Wärmeerzeuger 1 stark ausgekühlt, was
einem effektiven Einsatz von Fernwärmestationen, Brennwertkesseln,
Solaranlagen, Wärmepumpen, etc. als Wärmeerzeuger 1 entgegenkommt.
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Bei
einer starken Zapfung (registriert durch das Abfallen der Rücklauftemperatur
im Rücklauf 20 am als Vorwärmer ausgebildeten
Wärmeübertrager 6 öffnet das
zusätzliche Dreiwegeventil 22 den Strömungsweg
vom Rücklauf 20 zur heizkreisseitigen Bypassleitung 23.1 in
Richtung der Vorlaufleitung 13.2 und der Heizwasserstrom
zum als Vorwärmer ausgebildeten Wärmeübertrager 6 erhöht
sich. Dabei wird das Öffnungsverhältnis im Dreiwegeventil 22 über
die Messung der Temperatur im Rücklauf 20 des als
Vorwärmer ausgebildeten Wärmeübertragers 6 so
gesteuert, das eine Mindestauskühlung der Strömung
im Rücklauf 20 am als Vorwärmer ausgebildeten
Wärmeübertrager 6 gewährleistet
bleibt.
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In
den 3, 4 und 5 sind die
Relationen der Volumenströme für den Schwachlastfall für
den Lastfall Mittellast und für den Starklastfall über
die temperaturgeregelten Dreiwegeventile 14 und 22 dargestellt.
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Einmal
täglich (vorzugsweise nachts) öffnet sich das
Dreiwegeventil 22 so, dass der gesamte Heizmittelstrom
des Vorlaufes 13.2 über beide Wärmeübertrager 6, 7 läuft.
Dabei läuft die drehzahlgeregelte Förderpumpe 15 auf
Maximaldurchfluss. Da keine Zapfung stattfindet regelt sich eine
nahezu konstante Temperatur von 60°C primären
Strömung im Vorlauf 13.2 ein. Damit wird das im
als Vorwärmer ausgebildeten Wärmeübertrager 6 strömende
Trinkwasser gemäß DVGW-Richtlinie 551 entkeimt.
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- 1
- Wärmeerzeuger
- 2
- Versorgungskreis
Trinkwassererwärmung
- 3
- Einrichtung
zur Trinkwassererwärmung
- 4
- Versorgungskreis
Raumheizung
- 5
- Raumheizung
- 6
- Wärmeübertrager/Vorwärmer
- 7
- Wärmeübertrager/Nachwärmer
- 8
- Vorlauf
Trinkwasser Nachwärmer
- 9
- Rücklauf
Trinkwasser Vorwärmer
- 10
- Verbindungsleitung
- 11
- Zirkulationsleitung
- 12
- Trinkwasserkreis
- 13
- Kesselvorlauf
Wärmeerzeuger
- 13.1
- Vorlauf
- 13.2
- Vorlauf
- 14
- Dreiwegeventil
- 15
- Förderpumpe
- 16
- Vorlauf
Nachwärmer
- 17
- Rücklauf
Nachwärmer
- 18
- Vorlauf
Vorwärmer
- 19
- Verbindungsleitung
- 20
- Rücklauf
Vorwärmer
- 21
- Rücklauf
am Wärmeerzeuger
- 22
- Dreiwegeventil
- 23.1
- Bypassleitung
- 23.2
- Bypassleitung
- 24
- Einspeisleitung
- 25
- Messfühler
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - GB 2099559 [0017]
- - DE 3510017 [0018]
- - DE 3840516 C3 [0021]
- - DE 102004045059 B3 [0023]
- - DD 204987 [0024]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - F. H. Frimmel ”Internationale
Tagung über Oxydationsverfahren in der Trinkwasseraufbereitung” in
gwf/Wasser/Abwasser 1979, Heft 2, Seiten 76 bis 79 [0019]
- - DVGW-Richtlinie/Arbeitsblatt 551 [0027]
- - DVGW-Richtlinie 551 [0044]