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Die Erfindung betrifft eine Zirkulationseinrichtung für Trink- oder Betriebswasser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Behandlung von Trink- oder Betriebswasser in einer Zirkulationseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Derartige Zirkulationseinrichtungen sind beispielsweise für die Versorgung von Gebäuden mit erwärmtem Trinkwasser bekannt und umfassen eine Heizeinrichtung zum Erwärmen von Kaltwasser, einen Speicherbehälter zur Aufnahme und Speicherung des erwärmten Wassers, eine Zirkulationsleitung mit einer Mehrzahl von Entnahme- oder Zapfstellen, an denen das durch die Zirkulationsleitung fließende Warmwasser entnommen werden kann, sowie eine Zirkulationspumpe zur Umwälzung des erwärmten Wassers aus dem Speicherbehälter in der Zirkulationsleitung.
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Für den gewerblichen Betrieb einer solchen Zirkulationseinrichtung für Warmwasser gelten in Deutschland normierte Vorschriften, die beispielsweise in der Trinkwasserverordnung geregelt sind. Danach gilt Trinkwasser, in dem pathogene Mikroorganismen, wie z. B. Pseudomonaden und Legionellen enthalten sind, bei einem Gehalt von 100 KbE (Koloniebildende Einheiten) pro 100 ml als kontaminiert. Betreiber von Trinkwasser-Installationen mit einer Großanlage zur Trinkwassererwärmung werden nach der Trinkwasserverordnung verpflichtet, die Kontamination des Wassers mit pathogenen Mikroorganismen, insbesondere Legionellen, routinemäßig alle drei Jahre überprüfen zu lassen. Wird der Grenzwert von 100 KbE pro 100 ml Wasser bei einer Untersuchung überschritten, muss eine Meldung an das Gesundheitsamt erfolgen. Zur Verringerung des Legionellenwachstums in Zirkulationseinrichtungen mit einer Trinkwassererwärmung soll am Austritt von Warmwassererzeugungsanlagen ständig eine Temperatur von wenigstens 60°C bereit gehalten werden und die Warmwassertemperatur darf in Anlagen mit Zirkulationsleitungen nicht um mehr als 5°C gegenüber dieser Austrittstemperatur an der Warmwassererzeugungsanlage absinken. Die Rücklauftemperatur der Zirkulationsleitung in die Warmwassererzeugungsanlage muss daher mindestens 55°C betragen.
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Durch die Erhitzung von Trinkwasser auf Temperaturen über 55°C fällt in den Rohrleitungen der Zirkulationsleitung vermehrt gelöster Kalk aus, der sich beispielsweise an Rohrwandungen von Wärmetauschern ablagern und somit zu einer Verringerung der Effizienz des Wärmetauschers führen kann. Da für die meisten Verwendungen von Warmwasser im Haushalt, beispielsweise zum Baden und Duschen oder zum manuellen Reinigen von Geschirr, in der Regel Wassertemperaturen von bis zu 45°C ausreichen, stellt die andauernde Aufrechterhaltung der Wassertemperatur in den Zirkulationsleitungen von mehr als 55°C überdies eine Verschwendung von Energie dar, die für das Erhitzen des Wassers auf die geforderte Vorlauftemperatur von mindestens 60°C aufgewendet werden muss. Darüber hinaus stellt die geforderte Vorlauftemperatur und die Mindesttemperatur des Wassers in den Zirkulationsleitungen von 55°C eine technische Herausforderung bei der Nutzung von Geothermie, Solarthermie und Wärmepumpen zur Brauchwassererwärmung dar. Eine geringere Temperatur des Wassers in den Zirkulationsleitungen könnte zu einer höheren Effizienz der Nutzung von thermischer Energie aus regenerativen Energiequellen führen. Insbesondere könnte über ein ganzes Jahr gesehen der effektive Nutzungszeitraum von Solarthermie verlängert werden, wenn die Vorlauftemperatur und die Mindesttemperatur des Wassers in den Zirkulationsleitungen für die Warmwasserversorgung von Gebäuden erniedrigt werden könnte. Darüber hinaus würde auch der Unterschied zwischen der Vorlauftemperatur des Warmwassers für eine Fußbodenheizung und des erwärmten Trinkwassers deutlich geringer ausfallen.
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Weitere bekannte Maßnahmen zur Verminderung des Legionellenwachstums in Zirkulationseinrichtungen sind die Ultrafiltration mit Membranfiltern mit einer Porenweite von 0,01 bis 0,05 μm, sowie die UV-Desinfektion von erwärmtem Trinkwasser, die eine Abtötung von im Wasser enthaltenen Mikroorganismen unter Einwirkung von UV-Strahlung bewirkt. Diese Maßnahmen können auch in Kombination miteinander zum Einsatz kommen. So ist bspw. aus der
DE 20 2009 018 489 U1 eine Anlage zur Aufbereitung von Trinkwasser bekannt, mit der eine mikrobiologische Kontamination des Trinkwassers verhindert werden kann, welche eine Partikelfilterstufe und eine erste UV-Desinfektionsstufe sowie eine Trinkwasserentnahmestelle im Kaltwasserbereich sowie zwischen der ersten UV-Desinfektionsstufe und der Trinkwasserentnahmestelle in paralleler Anordnung ein Warmwasserbereitungsmittel zum Erwärmen des Trinkwassers und eine Zirkulationsleitung aufweist, in der das erwärmte Trinkwasser zirkuliert, wobei in der Zirkulationsleitung eine zweite UV-Desinfektionsstufe zur weitergehenden Entfernung und Verhinderung der mikrobiologischen Kontamination des erwärmten Trinkwassers vorgesehen ist. Durch die Kombination von Filtration in der Partikelfilterstufe und selektiver UV-Oxidation in der ersten UV-Desinfektionsstufe wird das in die Anlage eintretende Kaltwasser zunächst von Mikroorganismen, insbesondere Legionellen und Protozoen, befreit. Durch die zweite UV-Desinfektionsstufe wird die Anzahl der noch verbliebenen oder aus dem Warmwasserbereitungsmittel oder Leitungssystem hinzugekommenen freischwimmenden Mikroorganismen im Warmwasser weiter reduziert. Schließlich wird durch die fortgesetzte, jedenfalls teilweise Rückführung des erwärmten und in der zweiten UV-Desinfektionsstufe gereinigten Wassers in das Warmwasserbereitungsmittel und anschließend wieder in die zweite UV-Desinfektionsstufe dauerhaft eine niedrige Belastung des Warmwassers durch Mikroorganismen sichergestellt.
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Die aus dem Stand der Technik bekannte Ultrafiltration von Trinkwasser, das in Zirkulationseinrichtungen mittels einer Zirkulationspumpe umgewälzt wird, weist allerdings den Nachteil auf, dass der Filter, der regelmäßig eine geringe Porengröße im Bereich von 0,01 bis 0,05 μm aufweist, einen sehr hohen Strömungswiderstand in der Zirkulationseinrichtung erzeugt, der von der Zirkulationspumpe zu überwinden ist. Dies verursacht zusätzlichen Energiebedarf und erfordert den Einsatz von Zirkulationspumpen mit genügend hoher Leistung. Auch die UV-Desinfektion erweist sich als apparativ aufwendig und teuer, da sie den Einsatz einer UV-Strahlungsquelle erfordert, die ebenfalls einen hohen Energieverbrauch hat.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Zirkulationseinrichtung so weiterzubilden, dass eine unkontrollierte und gesundheitsschädliche Vermehrung von pathogenen Mikroorganismen, insbesondere von Legionellen, in der Zirkulationseinrichtung auf energiesparende Weise und möglichst zuverlässig verhindert werden kann. Weiterhin soll das Erwärmen von Wasser in der Zirkulationseinrichtung mittels regenerativer Energiequellen effizienter ausgestaltet werden.
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Diese und weitere Aufgaben werden mit einer Zirkulationseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Verfahren zur Behandlung von Trink- oder Betriebswasser in einer Zirkulationseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Zirkulationseinrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt.
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Die erfindungsgemäße Zirkulationseinrichtung für Brauchwasser (Trink- oder Betriebswasser) weist einen Speicherbehälter, eine mit dem Speicherbehälter in Verbindung stehende Zirkulationsleitung sowie eine Zirkulationspumpe zur Umwälzung des Wassers in der Zirkulationsleitung auf. Die Zirkulationsleitung bildet mit dem Speicherbehälter einen geschlossenen Zirkulationskreislauf für das in der Zirkulationsleitung mittels der Zirkulationspumpe umgewälzte Brauchwasser. Dabei ist der Speicherbehälter mit einer Wasserbehandlungseinrichtung gekoppelt, bei der es sich beispielsweise um eine Heizeinheit zur Erwärmung von Kaltwasser (beispielsweise von Trinkwasser aus der öffentlichen Trinkwasserleitung) oder auch um eine Kühleinheit zur Kühlung von Wasser (beispielsweise von Betriebswasser für Kühleinrichtungen) handeln kann. Die erfindungsgemäße Zirkulationseinrichtung zeichnet sich durch eine in Bezug auf die Zirkulationsleitung örtlich begrenzte Senke auf, welche so mit der Zirkulationsleitung gekoppelt ist, dass wenigstens ein Teil des in der Zirkulationsleitung umgewälzten Wassers durch die Senke geleitet werden kann, um in dem Wasser enthaltene pathogene Mikroorganismen, insbesondere Legionellen und/oder deren Nährstoffe in der Senke zu sammeln. Die Senke bildet damit eine Sammeleinrichtung, in der Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe gesammelt und insbesondere gebunden werden, um sie dem durch die Senke durchgeleiteten Wasser zu entziehen. Erfindungsgemäß weist die Senke eine Einrichtung zum Abtöten der darin gesammelten Mikroorganismen und/oder eine Einrichtung zum Austragen der in der Senke gesammelten Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe auf.
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In der erfindungsgemäßen Zirkulationseinrichtung können insbesondere pathogene Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe in der Senke örtlich begrenzt (d. h. auf einem örtlich begrenzten Raum bzw. in einem lokal begrenzten und im Vergleich zur Zirkulationsleitung kleinen Volumen) gesammelt werden, indem zumindest in vorgegebenen Zyklen wenigstens ein Teil des in der Zirkulationsleitung umgewälzten Wassers durch die Senke geleitet wird, wobei die pathogenen Mirkoorganismen und/oder deren Nährstoffe in der Senke gebunden werden. Zum Sammeln von Mikroorganismen enthält die Senke zweckmäßig ein Material, bspw. ein Filtermaterial oder ein Adsorbermaterial, welches Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe bindet. Dadurch wird dem in der Zirkulationsleitung umgewälzten Wasser zumindest ein Teil der darin enthaltenen Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe entzogen, wodurch zumindest ein ungehindertes Wachstum der Konzentration von Mikroorganismen in dem in der Zirkulationsleitung umgewälzten Wasser vermieden werden kann.
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Zur Beseitigung der in der Senke gesammelten Mikroorganismen bzw. deren Nährstoffe umfasst die Senke eine Einrichtung zum Abtöten und/oder eine Einrichtung zum Austragen der in der Senke angesammelten Mikroorganismen bzw. deren Nährstoffe. Durch die Einrichtung zum Abtöten der Mikroorganismen können die in der Senke gesammelten Mikroorganismen abgetötet und damit unschädlich gemacht werden und mit der Einrichtung zum Austragen der Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe kann die Senke regeneriert werden, so dass sie (in nachfolgenden Zyklen) wieder zur Aufnahme weiterer Mikroorganismen bzw. deren Nährstoffe verfügbar ist. Das in der Senke enthaltene Material zum Binden der Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe, also bspw. das Filtermaterial oder der Adsorber, kann auch zur Regeneration der Senke gegen noch unbeladenes Material ausgetauscht werden. Dafür ist das Material zweckmäßig austauschbar in der Senke angeordnet bzw. eingebracht.
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Der sich im Vergleich zu den bekannten Zirkulationseinrichtungen daraus ergebende Vorteil liegt darin, dass durch das Ansammeln der Mikroorganismen bzw. deren Nährstoffe in der örtlich begrenzten und im Vergleich zu der gesamten Zirkulationsleitung und dem Speicherbehälter sehr viel kleineren Senke der (örtliche) Bereich der Zirkulationseinrichtung, in dem Maßnahmen zur Verminderung eines ungehinderten Wachstum pathogener Mikroorganismen getroffen werden, sehr viel kleiner ist als bei den bekannten Zirkulationseinrichtungen, in denen z. B. das gesamte in der Zirkulationsleitung umgewälzte Brauchwasser auf Temperaturen von wenigstens 55°C gehalten werden muss, um eine ungehinderte Legionellenvermehrung zu verhindern. In der erfindungsgemäßen Zirkulationseinrichtung kann deshalb die Temperatur des in der Zirkulationsleitung umgewälzten Brauchwassers auf wesentlich niedrigeren Temperaturen, beispielsweise im Bereich von 40°C bis 45°C, gehalten werden. Diese Temperaturen des Brauchwassers reichen in der Regel für die gewöhnlichen Verwendungen von Warmwasser im Haushalt, beispielsweise zum Baden oder Duschen, völlig aus. Die Reduzierung der Temperatur des in der Zirkulationsleitung umgewälzten Brauchwassers spart dabei zum Einen Energie und ermöglicht zum Anderen eine effizientere Erzeugung von Warmwasser, welches über regenerative Energiequellen erwärmt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zirkulationseinrichtung ist die Senke außerhalb der Zirkulationsleitung und insbesondere in einem mit der Zirkulationsleitung verbundenen Bypass angeordnet. Der Bypass ist dabei zweckmäßig mittels verschließbarer Bypassventile von der Zirkulationsleitung abkoppelbar. Dies ermöglicht die Durchleitung eines Teils der in der Zirkulationsleitung umgewälzten Wassers in vorgegebenen Zyklen durch die Senke, um dadurch in dem Wasser enthaltene pathogene Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe in der Senke zu binden und dort anzusammeln. Hierfür werden in vorgegebenen Zyklen die Bypassventile geöffnet, so dass das in der Zirkulationsleitung umgewälzte Wasser durch die Senke strömen kann. Nach Ende eines solchen Zyklus werden die Bypassventile wieder geschlossen, um dann die in der Senke gesammelten Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe abzutöten und/oder aus der Senke auszutragen. Während dieses Vorgangs kann das Brauchwasser weiter ungehindert durch die Zirkulationsleitung zirkulieren und zu Entnahmestellen transportiert werden, welche von der Zirkulationsleitung abzweigen.
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Zum Abtöten der in der Senke gesammelten Mikroorganismen umfasst die Senke eine Einrichtung zum Abtöten der Mikroorganismen, welche bevorzugt durch eine Heizeinrichtung zum Erhitzen der Senke oder durch eine Chemikalienzufuhr ausgebildet sein kann, über welche der Senke eine Chemikalie, insbesondere ein Desinfektionsmittel, zuführbar ist, welche die in der Senke gesammelten Mikroorganismen abtötet. Zum Abtöten der Mikroorganismen können jedoch auch andere Verfahren eingesetzt werden, wie z. B. die Bestrahlung mit UV-Licht, elektrolytisches Erzeugen eines Desinfektionsmittels in der Senke oder über mikrobiozide Kontaktwirkung mit einem in der Senke angeordneten silberhaltigen Material, wie z. B. einem silberhaltigen Abstandsgewirke.
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Zum Austragen der in der Senke gesammelten Mikroorganismen bzw. deren Nährstoffe umfasst die Senke zweckmäßig eine Spülleitung zur Einleitung einer Spülflüssigkeit in die Senke, sowie eine Ablaufleitung, durch welche die eingeleitete Spülflüssigkeit aus der Senke abfließen kann.
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Die Senke umfasst bevorzugt zur Sammlung der Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe einen Adsorber oder einen Filter, an dem die in dem durch die Senke geleiteten Wasser enthaltenen Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe gebunden werden. Bei dem Filter kann es sich beispielsweise um einen Mikrofilter handeln, der im Vergleich zu Ultrafiltrations-Filtern einen wesentlich niedrigeren Strömungswiderstand in der Zirkulationseinrichtung erzeugt. Die Senke kann zweckmäßig auch einen Adsorber umfassen, an dem die Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe adsorbiert werden. Grundsätzlich können die Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe sowohl durch Filterung, Sorption (Adsorption und Absorption) oder auch durch Adhäsion in der Senke gebunden werden. Für die Ausbildung der Senke sind insoweit alle Filter-, Sorptions- oder Adhäsionsmittel geeignet, die pathogene Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe binden können. Der Adsorber oder der Filter sind zur Regenerierung der Senke bevorzugt austauschbar in der Senke angeordnet.
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Um ein ungehindertes Wachstum von Mikroorganismen in der Zirkulationsleitung zu verhindern, werden die Zeitintervalle und die Wiederholungsraten der Zyklen, in denen Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe in der Senke gesammelt und dort abgetötet und/oder austragen werden, so ausgewählt, dass über einen Zeitraum mehrerer solcher Zyklen mehr Mikroorganismen in der Senke gesammelt und dort abgetötet und/oder aus der Senke entfernt werden, als im selben Zeitraum in der Zirkulationseinrichtung Mikroorganismen aufgrund ihres natürlichen Wachstums entstehen. Auf diese Weise kann zumindest ein Anwachsen der Konzentration von Mikroorganismen in dem zirkulierenden Brauchwasser verhindert werden. Dies ermöglicht zumindest die zuverlässige Einhaltung der durch die Trinkwasserverordnung vorgegebenen Grenzwerte für die Belastung von Trinkwasser mit pathogenen Mikroorganismen, insbesondere mit Legionellen.
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Diese und weitere Vorteile ergeben sich aus dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Die Zeichnung der 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Zirkulationseinrichtung mit einem Speicherbehälter 1 zur Aufnahme von Trink- oder Brauchwasser, einer mit diesem verbundenen Zirkulationsleitung 2, einer mit dem Speicherbehälter 1 gekoppelten oder darin integrierten Wasserbehandlungseinrichtung 8 und einer Zirkulationspumpe 3 zur Umwälzung des Wassers in der Zirkulationsleitung 2.
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Die Wasserbehandlungseinrichtung 8 dient beispielsweise zum Erwärmen oder zum Kühlen von Trink- oder Betriebswasser und enthält entsprechend ihrer Funktion ein Heiz- oder ein Kühlelement zum Erwärmen bzw. zum Kühlen von Wasser. Zur Zuführung des in der Wasserbehandlungseinrichtung 8 zu behandelnden Wassers steht die Wasserbehandlungseinrichtung 8 mit einer Wasserversorgungsleitung 8a in Verbindung, über welche die Wasserbehandlungseinrichtung 8 beispielsweise mit Trinkwasser aus einer Trinkwasserversorgung gespeist wird. Das in der Wasserbehandlungseinrichtung 8 behandelte Wasser kann in den Speicherbehälter 1 überführt werden. Im Falle einer als Heizelement ausgebildeten Wasserbehandlungseinrichtung 8 ist diese zweckmäßig in dem Speicherbehälter 1 angeordnet und dient der Erwärmung des darin befindlichen Wassers. Der Speicherbehälter 1 ist mit einer Zirkulationsleitung 2 verbunden, welche zusammen mit dem Speicherbehälter 1 einen geschlossenen Zirkulationskreislauf ausbildet. In der Zirkulationsleitung 2 ist eine Zirkulationspumpe 3 angeordnet, über welche Wasser aus dem Speicherbehälter 1 in die Zirkulationsleitung 2 gepumpt und dort umgewälzt wird. Die Zirkulationspumpe 3 kann auch im Speicherbehälter 1 angeordnet sein. Von der Zirkulationsleitung 2 zweigen hier nicht gezeigte Entnahmestellen ab, an denen das in der Zirkulationsleitung 2 zirkulierende Wasser entnommen werden kann.
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Von der Zirkulationsleitung 2 zweigt weiterhin ein Bypass 7 ab. Der Bypass 7 ist mittels verschließbarer Bypassventile 7a, 7b von der Zirkulationsleitung abkoppelbar. In der Zirkulationsleitung 2 ist im Bereich des Bypasses 7 ein weiteres Ventil 2a angeordnet. Über eine hier nicht dargestellte Steuerung der Ventile 7a, 7b und 2a kann geregelt werden, ob das in der Zirkulationsleitung 2 zirkulierende Wasser auf direktem Weg unter Umgehung des Bypasses 7 durch das geöffnete Ventil 2a zurück in den Speicherbehälter 1 fließt oder alternativ bei geschlossenem Ventil 2a und geöffneten Bypassventilen 7a, 7b den Weg über den dann geöffneten Bypass 7 nimmt und in den Speicherbehälter 1 zurückfließt. Es ist dabei auch möglich, bei geöffneten Ventilen 2a, 7a, 7b den gesamten Wasserstrom als Teilströme sowohl durch den Bypass 7 als auch durch die Hauptleitung fließen zu lassen.
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In dem Bypass 7 ist eine Senke 4 angeordnet, welche als Sammeleinrichtung zum Sammeln von Mikroorganismen dient. Aufgrund der Positionierung der Senke 4 in dem Bypass 7 liegt die Senke 4 außerhalb der Zirkulationsleitung 2. Die Senke 4 enthält eine Einrichtung zum Sammeln von Mikroorganismen und dient dazu, dem bei geöffnetem Bypass 7 durch die Senke 4 geleiteten Wasser pathogene Mikroorganismen, wie z. B. Legionellen, zu entziehen und die Mikroorganismen in der Senke 4 zu binden. Hierfür umfasst die Senke beispielsweise einen Filter 4a, an dem die Mikroorganismen, die in dem durchgeleiteten Wasser enthalten sind, durch Filtration gebunden werden können.
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Bei dem Filter 4a handelt es sich zweckmäßig um einen Mikrofilter mit einer Trenngrenze (Filtergrenze) von > 0,1 μm. Die Verwendung eines solchen Mikrofilters stellt sicher, dass einerseits genügend Mikroorganismen aus dem durch die Senke 4 geleiteten Wasser gebunden werden können und dass andererseits der Strömungswiderstand beim Durchleiten des Wassers durch den Bypass 7 und die Senke 4 nicht zu groß wird. Auf die Verwendung von Ultrafiltern, die für die Entkeimung von Trinkwasser häufig benutzt werden, wird hier verzichtet, weil diese Ultrafilter den Nachteil eines sehr großen Strömungswiderstands aufweisen. Ein zu großer Strömungswiderstand ist in einer Zirkulationseinrichtung gemäß der Erfindung jedoch zu vermeiden, da ansonsten die Zirkulationspumpe mit einer höheren Pumpleistung ausgelegt werden muss und zur Überwindung des hohen Strömungswiderstands sehr viel Energie verbraucht. Ein hoher Energieverbrauch soll durch die erfindungsgemäße Zirkulationseinrichtung jedoch gerade vermieden werden.
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Statt eines Filters kann die Senke 4 auch andere Einrichtungen zum Sammeln und Binden von Mikroorganismen aufweisen, wie z. B. Adsorber oder Absorber, an dem die Mikroorganismen adsorbiert bzw. absorbiert werden.
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Die Senke 4 umfasst weiterhin eine Einrichtung 5 zum Abtöten der in der Senke 4 gesammelten Mikroorganismen. Bei der Einrichtung 5 zum Abtöten der Mikroorganismen kann es sich beispielsweise um eine Heizeinrichtung zum Erhitzen der Senke 4 handeln. Dabei enthält die Senke 4 beispielsweise einen durch die Senke 4 geführten Heizdraht, der mittels elektrischem Strom erhitzt wird, um die Senke 4 aufzuheizen. Die Heizeinrichtung der Senke ist zweckmäßig so ausgebildet und dimensioniert, dass sie wenigstens über einen begrenzten Zeitraum eine Temperatur von mehr als 60°C und bevorzugt von mehr als 70°C in der Senke erzeugen kann. Bei diesen Temperaturen können pathogene Mikroorganismen, wie z. B. Legionellen, die in der Senke 4 gesammelt worden sind, zuverlässig abgetötet werden.
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Als Alternative zu einer Heizeinrichtung zum Erhitzen der Senke kann die Einrichtung 5 zum Abtöten der Mikroorganismen auch durch eine Chemikalienzufuhr ausgebildet sein, über welche der Senke 4 eine die Mikroorganismen abtötende Chemikalie, beispielsweise ein Desinfektionsmittel und insbesondere ein chlorhaltiges Desinfektionsmittel, zugeführt werden kann. Die Senke 4 ist dabei zweckmäßig mit einer Ablaufleitung 10 verbunden, über welche die zugeführte Chemikalie, welche zweckmäßig als wässrige Lösung eingebracht wird, aus der Senke 4 ausgeleitet werden kann. Die Ablaufleitung 10 weist dabei zweckmäßig ein Ablaufventil 10a auf und mündet in einen Auffangbehälter 11, in dem die bei geöffnetem Ablaufventil 10a aus der Senke 4 abfließende Chemikalie zur Aufbereitung oder ggf. zur Entsorgung gesammelt werden kann.
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Die Senke 4 weist darüber hinaus eine Einrichtung 6 zum Austragen der in der Senke gesammelten Mikroorganismen auf. Die Einrichtung 6 zum Austragen der Mikroorganismen aus der Senke 4 umfasst hierfür eine Spülleitung 6a, über welche eine Spülflüssigkeit, wie z. B. Kaltwasser, in die Senke 4 eingeleitet werden kann. Die in die Senke 4 eingeleitete Spülflüssigkeit kann über eine Ablaufleitung 10 mit einem Ablaufventil 10a zum Durchspülen der Senke 4 aus der Senke abgeleitet und in einen mit der Ablaufleitung 10 gekoppelten Auffangbehälter 11 eingeleitet werden. Bei der Spülflüssigkeit kann es sich auch um eine wässrige Lösung eines Desinfektionsmittels handeln. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Spülung der Senke 4 mittels Durchleiten der Spülflüssigkeit die in der Senke gesammelten Mikroorganismen ausgetragen werden und gleichzeitig auch eine Desinfektion der Senke 4 erfolgt.
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Zur Sammlung und Vernichtung von Mikroorganismen, die in dem Wasser enthalten sind, das in der Zirkulationsleitung 2 umgewälzt wird, wird der Bypass 7 durch Öffnen der Bypassventile 7a, 7b und Schließen des Ventils 2a geöffnet, so dass das Wasser durch den Bypass und durch die Senke 4 zurück in den Speicherbehälter 1 geleitet wird. Beim Durchleiten des Wassers durch die Senke 4 werden die im Wasser enthaltenen Mikroorganismen in der Senke 4 gebunden, beispielsweise durch Filtrierung oder durch Sorption oder durch Adhäsion. Das Durchleiten des Wassers zur Sammlung von Mikroorganismen in der Senke 4 erfolgt dabei zweckmäßig in vorgegebenen Zyklen in vorgegebenen Zeitintervallen, wobei die Zyklen zweckmäßig sequentiell und insbesondere periodisch durchgeführt werden. Zur automatisierten sequentiellen Durchführung der Zyklen sind die Bypassventile 7a, 7b und das Ventil 2a mit einer Steuereinrichtung gekoppelt, welche das Öffnen und Schließen der Ventile in den vorgegebenen Zyklen steuert. Nach Abschluss eines Zyklus, in dem das Wasser durch den Bypass 7 und durch die Senke 4 geleitet wird, wird der Bypass 7 durch Schließen der Bypassventile 7a, 7b und Öffnen des Ventils 2a geschlossen, so dass das Wasser dann unter Umgehung des Bypasses 7 durch das geöffnete Ventil 2a zurück in den Speicherbehälter 1 strömen kann. In dieser Phase können die im vorangegangenen Zyklus in der Senke 4 gesammelten Mikroorganismen durch die Einrichtung 5 abgetötet werden. Weiterhin kann in dieser Phase die Senke 4 mittels der Einrichtung 6 zum Austragen der gesammelten Mikroorganismen regeneriert werden. Hierfür wird beispielsweise über die Spülleitung 6 und die Ablaufleitung 10 eine Spülflüssigkeit durch die Senke 4 geleitet, um die darin enthaltenen Stoffe und insbesondere die darin gesammelten Mikroorganismen aus der Senke 4 auszutragen. Aufgrund der geschlossenen Bypassventile 7a, 7b kommt das in der Zirkulationsleitung 2 zirkulierende Wasser dabei nicht in Berührung mit den in der Senke 4 gesammelten Mikroorganismen.
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Wenn die in der Senke 4 im vorangegangenen Zyklus gesammelten Mikroorganismen mittels der Einrichtung 5 zum Abtöten der Mikroorganismen abgetötet und/oder mittels der Einrichtung 6 zum Austragen der Mikroorganismen aus der Senke 4 entfernt worden sind, kann das Wasser wieder durch den Bypass 7 und durch die Senke 4 geleitet werden, um im nächsten Zyklus wieder Mikroorganismen in der Senke zu sammeln.
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Die Wiederholungsrate und die Zeitintervalle der vorgegebenen Zyklen werden dabei zweckmäßig so ausgewählt, dass über einen Zeitraum mehrerer Zyklen jedenfalls mehr Mikroorganismen in der Senke 4 gesammelt und abgetötet und/oder wieder aus der Senke 4 durch Spülen ausgetragen werden, als im selben Zeitraum Mikroorganismen in der Zirkulationseinrichtung (d. h. in der Zirkulationsleitung 2 und im Speicherbehälter 1) durch das natürliche Wachstum neu entstehen.
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Die beschriebene Zirkulationseinrichtung ermöglicht es nun, die Wassertemperatur des in der Zirkulationsleitung 2 umlaufenden Wassers beträchtlich zu reduzieren. Da für die meisten Anwendungen im Haushalt eine Warmwassertemperatur von ca. 40°C bis 45°C ausreicht, kann beispielsweise die Heizeinrichtung der Wasserbehandlungseinrichtung 8 so eingestellt werden, dass die Vorlauftemperatur des aus dem Speicherbehälter 1 in die Zirkulationsleitung 2 eingespeisten Wassers bei ca. 45°C liegt und die Rücklauftemperatur des durch die Zirkulationsleitung 2 geleiteten Wassers bei ca. 40°C liegt. Bei diesen Temperaturen können zwar im Speicherbehälter 1 und der Zirkulationsleitung 2 Mikroorganismen entstehen, weil bei diesen Temperaturen beispielsweise die Konzentration von Legionellen im Wasser ansteigt. Die im Speicherbehälter 1 und der Zirkulationseinrichtung 2 entstehenden Mikroorganismen werden allerdings in den vorgegebenen Zyklen, in denen das Wasser durch den Bypass 7 und durch die Senke 4 geleitet wird, in der Senke 4 gesammelt und dadurch dem Wasser wieder entzogen. Die in der Senke 4 gesammelten Mikroorganismen können dann durch die Einrichtung zum Abtöten der Mikroorganismen vernichtet werden, indem beispielsweise die Senke 4 mittels des durch die Senke 4 geführten Heizdrahts auf Temperaturen von mehr als 70°C über einen vorgegebenen Erhitzungszeitraum, der in der Regel bei wenigen Minuten liegt, erwärmt wird. Die Ausdehnung der Senke 4 ist dabei im Vergleich zur Ausdehnung und zum Volumen der Zirkulationsleitung 2 und des Speicherbehälters 1 wesentlich kleiner, weshalb zum Erhitzen der Senke 4 wesentlich weniger Energie benötigt wird, als dies zum Erhitzen des gesamten in der Zirkulationseinrichtung zirkulierenden Wasser notwendig wäre. Zweckmäßig ist die Senke so ausgebildet, dass ihr Volumen höchstens 10% und bevorzugt im Bereich von ca. 0,1 bis 3% und besonders bevorzugt von ca. 1% des Volumens der gesamten Zirkulationseinrichtung beträgt. Durch die örtliche Trennung der Senke 4 von der Zirkulationsleitung 2 und die geringere Ausdehnung, insbesondere das geringere Volumen der Senke 4 im Vergleich zur Ausdehnung und zum Volumen der Zirkulationsleitung 2 und des Speicherbehälters 1 kann erheblich Energie gespart werden. Auch der Energieverlust ist bei niedrigem Temperaturniveau geringer. Wird beim Sammeln der Mikroorganismen in der Senke 4 ein Filter oder ein Adsorber verwendet, der nur einen geringen Strömungswiderstand im Bypass 7 erzeugt, muss auch für die Zirkulationspumpe 3 kaum mehr Energie eingesetzt werden, als dies ohne die Senke 4 der Fall wäre. Die erfindungsgemäße Zirkulationseinrichtung verhindert daher auf energiesparende und dennoch zuverlässige Weise ein ungehindertes Anwachsen der Konzentration von Mikroorganismen in dem Wasser, das durch die Zirkulationseinrichtung strömt.
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Zur Verhinderung des Wachstums von Mikroorganismen in dem zirkulierenden Wasser ist es – je nach Art der entstehenden Mikroorganismen – auch möglich, nicht die Mikroorganismen selbst sondern deren Nährstoffe zunächst in der Senke 4 zu sammeln und dort abzutöten bzw. zu vernichten und/oder wieder aus der Senke auszutragen, um die Senke zu regenerieren.
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Zum Abtöten der in der Senke 4 gesammelten Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe kommen neben den beschriebenen thermischen und chemischen Verfahren auch andere Verfahren zum Abtöten oder unschädlich machen von Mikroorganismen bzw. deren Nährstoffe in Betracht, wie z. B. eine Bestrahlung mit UV-Licht oder auch elektrochemische Verfahren, wie z. B. eine elektrolytische Erzeugung eines Desinfektionsmittels in der Senke. Hierfür kann beispielsweise ein chlorhaltiges Salz elektrolytisch in ein chlorhaltiges Desinfektionsmittel umgesetzt werden, welches dann die in der Senke gesammelten Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe abtötet. In der Senke 4 kann auch ein Material angeordnet sein, welches über antimikrobielle Eigenschaften verfügt und die in der Senke 4 gesammelten Mikroorganismen und/oder deren Nährstoffe durch mikrobiozide Kontaktwirkung abtötet. Bei einem solchen antimikrobiellen Material kann es sich beispielsweise um ein silberhaltiges Material handeln, wie z. B. ein silberhaltiges Abstandsgewirke, welches in der Senke 4 angeordnet ist und durch welches das mit Mikroorganismen belastete Wasser (bei geringem Strömungswiderstand) durchgeleitet werden kann.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiele und insbesondere nicht auf den Anwendungsfall der Erwärmung von Trinkwasser beschränkt. Die erfindungsgemäße Zirkulationseinrichtung kann auch zur Verhinderung des Wachstums von Mikroorganismen in Kaltwasser eingesetzt werden. In dieser Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zirkulationseinrichtung enthält die Wasserbehandlungseinrichtung 8 dann eine Kühleinrichtung zum Kühlen des über die Zufuhrleitung 8a zugeführten Wassers, welches dann in den Speicherbehälter 1 und von dort in die Zirkulationsleitung 2 geleitet wird.
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Weiterhin kann die Senke 4 – anders als hier zeichnerisch dargestellt – auch im Vorlaufbereich der Zirkulationsleitung angeordnet bzw. von dort über einen Bypass 7 abgezweigt sein. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass bereits im Vorlauf Mikroorganismen aus dem zirkulierenden Wasser entzogen werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202009018489 U1 [0005]
