DE102016106817A1 - Verfahren und Anlage zur Steuerung des Betriebes und der thermischen Desinfektion von Warmwasser-Zirkulationsanlagen - Google Patents

Verfahren und Anlage zur Steuerung des Betriebes und der thermischen Desinfektion von Warmwasser-Zirkulationsanlagen Download PDF

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    • F24D19/1006Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1051Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for domestic hot water

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Steuerung des Betriebes und der thermischen Desinfektion von Warmwasser-Zirkulationsanlagen. Hauptanwendungsgebiet sind größere, weit verzweigte Warmwassernetze in Gebäuden mit schwierigen örtlichen Bedingungen. Hauptaufgabe der Erfindung ist die Steuerung eines sicheren Betriebes und einer vollständigen thermischen Desinfektion von Warmwasser-Zirkulationsanlagen. Die Erfindung geht von einer Warmwasser-Zirkulationsanlage aus, die aus einer in üblicher Weise ausgebildeten zentralen Warmwassererzeugung und einem Verteilnetz für das Warmwasser besteht, wobei das Verteilnetz aus mehreren Teilsträngen mit jeweils einer Kaltwasserleitung, einer Zirkulationsleitung und einer Warmwasserleitung besteht. Erfindungsgemäß sind an jedem Teilstrang Sensor- und Stelleinheiten angeordnet, die Mittel zur Erfassung der Temperatur in der Warmwasserleitung und in der Zirkulationsleitung, Mittel zur Absperrung der Zirkulationsleitung sowie ein Sendemodul besitzen. Jede Sensor- und Stelleinheit ist von einem zentralen Rechen- und Sendemodul einzeln oder in Gruppen ansteuerbar. Eine bei Bedarf durchzuführende thermische Desinfektion wird in jedem Teilstrang einzeln oder in Gruppen durchgeführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Steuerung des Betriebes und der thermischen Desinfektion von Warmwasser-Zirkulationsanlagen. Neben kleineren und mittleren Warmwasser-Zirkulationsanlagen mit ungünstigen örtlichen Bedingungen ist das Hauptanwendungsgebiet vor allen Dingen größere, weit verzweigte Warmwassernetze in Wohn- und Gewerbegebäuden, Schulen, Krankenhäusern und anderen öffentlichen und nichtöffentlichen Gebäuden mit Zirkulationsleitungen, welche aufgrund der konstruktiven Gegebenheiten oder auch Planungs- und Ausführungsfehlern nicht den Vorgaben für einen störungsfreien und hygienischen Betrieb genügen.
  • Derzeitiger Stand der Technik sind thermisch geregelte Zirkulationssysteme mit mechanisch voreinstellbaren oder thermostatisch ausregelnden Ventilen in den Zirkulationsleitungen von Warmwasseranlagen. Diese Ventile haben eine festgelegte Kennlinie zur Regulierung von Volumenströmen. Dabei ist als hydraulischer Abgleich eine Feinregulierung immer nur händisch und im statisch wirkenden System möglich.
  • Ein zweite Regelungsmöglichkeit sind derzeit elektronisch basierte Steuerungen auf der Basis von Gebäudeleittechnik, welche aber sehr aufwändig zu installieren, sehr teuer und nicht effektiv selbstoptimierend sind.
  • Eine Desinfektion von Warmwasser-Zirkulationsanlagen zur Vermeidung und Abtötung von Krankheitserregern, insbesondere von Legionellen, ist auf verschiedene Arten möglich. Neben einer Desinfektion mit Chemikalien oder einer Bestrahlung, beispielsweise mit UV-Licht, ist die thermische Desinfektion immer noch eine der sichersten und umweltschonendsten Methoden für eine zuverlässige Verhinderung von Krankheitserregern.
  • Bei hydraulisch arbeitenden, schlecht einregulierten Anlagen werden die am nächsten zur WW-Erzeugung liegenden Stränge gut versorgt. Die Spreizung der Temperaturen zwischen Warmwasser und Zirkulation liegt oft unter 1K, obwohl thermische Ventile eingebaut sind. Mit zunehmender Entfernung steigt die Differenz der Temperaturen zwischen Warmwasser und Zirkulation, wobei auch die WW-Temperatur sinkt. Diese Systeme können zusätzlich stark abgeglichen werden, wobei einige Ventile so stark gedrosselt werden müssen, dass die Öffnungswinkel bei 1/12 Umdrehung oder 5 Grad liegen.
  • Dies liegt auch an der Kennlinie der auf dem Markt befindlichen Ventile, welche natürlich einen weiten Einsatzbereich abdecken müssen. Kleinste Änderungen von dieser Einregulierung, wie Arbeiten an Rohrleitungen oder Änderungen im System wie Verschmutzungen, können zu erheblichen Abweichungen von den voreingestellten Werten führen und damit eine komplette Neujustierung des Systems notwendig machen. Ohne die erforderliche Nachregulierung wird der geforderte Hygienestandard nicht mehr erreicht.
  • Besonders macht sich ein nicht abgeglichenes System bei der Thermischen Desinfektion bemerkbar. Dabei öffnen die Ventile wieder etwas, um den Volumenstrom bei der Desinfektion zu erhöhen. Dies führt aber zu dem Phänomen, dass die ohnehin schon besser versorgten Stränge als erste die höhere Temperatur bekommen und in die Stellung „Thermische Desinfektion“ fahren. Dadurch werden die schlechter versorgten Stränge noch weniger durchströmt. Folglich werden diese Stränge nicht thermisch desinfiziert, obwohl in der Zirkulationsleitung an der Einspeisestelle in den Warmwasserspeicher eine hohe Temperatur gemessen wird, die über der Temperatur zum Abtöten der Legionellen liegt. Diese hohe Temperatur wird fast alleine durch die zu hoch durchströmten Stränge in der unmittelbaren Nähe des WW-Speichers verursacht.
  • DE 38 40 516 A1 beschreibt eine Brauchwasser-Erwärmungsanlage mit einer Vorrichtung zur Abtötung von Legionellen. Sie besteht aus einer Kaltwasserzuleitung, einem Wassererwärmer, einem Brauchwasser-Speicher, einer Ladepumpe und einer Brauchwasser-Verteilungsleitung mit Zapfstellen. Der Wassererwärmer, der Brauchwasser-Speicher und die Ladepumpe bilden bei Zapfruhe einen geschlossenen Wasserkreislauf mit relativ hoher Desinfektionstemperatur, wobei die Zulaufleitung des Brauchwasser-Speichers mit einem Wärmeübertrager als Rückkühler und dieser wiederum mit der Brauchwasser-Verteilungsleitung verbunden ist.
  • In DE 197 45 200 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bekämpfung von Krankheitserregern in Warmwasserversorgungsanlagen, insbesondere von Legionellen, beschrieben. Bei dieser thermischen Desinfektion von Wasserversorgungsanlagen kommt es darauf an, dass das gesamte zu verbrauchende Wasser entlang seine Wegstrecke zur Verbraucherentnahmestelle permanent und in einem räumlich begrenzten Abschnitt lokal auf eine Temperatur erhitzt wird, die für Krankheitserreger tödlich ist. Das Wasser wird beim Durchlauf durch die Leitung entlang seiner Wegstrecke mindestens einmal lokal aufgeheizt.
  • In DE 199 32 436 A1 wird eine Trinkwarmwasserleitungsanlage beschrieben, bei der zur Verhinderung der Vermehrung von gesundheitsgefährdenden Mikroorganismen eine thermische Desinfektion mit hydraulisch und regelungstechnisch einfachen, bedienungsfreundlichen Mitteln vorgeschlagen wird. Dabei wird ein Trinkwassererwärmer/Speicherbehälter in den Trinkwarmwasserzirkulationskreislauf eingebunden, wobei erste Steuermittel vorhanden sind, die die Zirkulationstemperatur in dem gesamten Leitungsnetz auf einen solchen Wert halten, dass das Trinkwarmwasser weitgehend frei von Mikroorganismen, insbesondere Legionellen ist und zweite Steuermittel vorhanden sind, die turnusmäßig während einer relativ kurzen Zeitspanne mittels einer erhöhten Zirkulationstemperatur in einem weitgehend verkürzten Leitungszweig die thermische Desinfizierung des Behälters und des verkürzten Kreislaufes überwachen.
  • Die meisten Verfahren zur thermischen Desinfektion behandeln nur den Warmwassererzeuger, lassen jedoch die schwierigen hydraulischen Verhältnisse in solchen Anlagen außer Acht.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anlage zu entwickeln, mit denen der sichere Betrieb und eine vollständige thermischen Desinfektion von Warmwasser-Zirkulationsanlagen gesteuert werden kann. Dabei soll die Steuerung auf die baulich nachteiligen Gegebenheiten und auf wechselnde Entnahmesituationen Einfluss nehmen, diese erkennen, lokalisieren, auswerten und nachhaltig optimieren. Ziel ist der sichere und konstante Betrieb von Warmwasser-Zirkulationsanlagen im geforderten Temperaturbereich. Insbesondere für schwierig zu beherrschende Leitungsanlagen soll eine Lösung zur eigenständigen Optimierung entwickelt werden.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen 1 und 8 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 und 9 bis 15 angegeben und werden nachstehend zusammen mit den beschriebenen Ausführungen der Erfindung, einschließlich der Zeichnungen, näher erläutert.
  • Das Verfahren zur Steuerung des Betriebes und der thermischen Desinfektion von Warmwasser-Zirkulationsanlagen geht von einer Warmwasser-Zirkulationsanlage aus, die aus einer in üblicher Weise ausgebildeten zentralen Warmwassererzeugung und einem Verteilnetz für das Warmwasser besteht, wobei das Verteilnetz aus mehreren Teilsträngen mit jeweils einer Kaltwasserleitung, einer Zirkulationsleitung und einer Warmwasserleitung besteht.
  • Erfindungsgemäß sind an jedem Teilstrang Sensor- und Stelleinheiten angeordnet, die Mittel zur Erfassung der Temperatur in der Warmwasserleitung und in der Zirkulationsleitung, Mittel zur Absperrung der Zirkulationsleitung sowie ein Sendemodul besitzen. Die Sensor- und Stelleinheiten sind vorzugsweise am Fußpunkt jedes Teilstranges angeordnet. Jede Sensorund Stelleinheit ist von einem zentralen Rechen- und Sendemodul einzeln oder in Gruppen ansteuerbar. Eine bei Bedarf durchzuführende thermische Desinfektion wird in jedem Teilstrang einzeln oder in Gruppen durchgeführt, wobei die Ansteuerung der Absperrmittel der Sensor- und Stelleinheiten mindestens in Abhängigkeit einer vorgegebenen Temperatur erfolgt.
  • In einer bevorzugten Ausführung besitzen die Sensor- und Stelleinheiten Mittel zur Erfassung des Volumenstromes in der Zirkulationsleitung. Die Ansteuerung der Absperrmittel der Sensor- und Stelleinheiten kann dabei in Abhängigkeit einer vorgegebenen Wärmemenge erfolgen. Die Berechnung der notwendigen Wärmemenge erfolgt dabei aus der in der Zirkulationsleitung gemessenen Temperatur und dem gleichzeitig gemessenen Durchfluss. Nach Übertragung der Messwerte erfolgt die Berechnung der Wärmemenge im zentralen Rechen- und Sendemodul. Die Sensor- und Stelleinheiten können aber auch ein eigenes Rechenmodul zur Berechnung der Wärmemenge besitzen und die errechnete Wärmemenge an das zentrale Rechen- und Sendemodul zur Steuerung der Absperrventile in den dezentralen Sensor- und Stelleinheiten übermitteln.
  • Die Übertragung der Steuerdaten von den Sensor- und Stelleinheiten zum zentralen Rechen- und Sendemodul erfolgt in einer bevorzugten Ausführung mittels Funkverbindung. Zur Vergrößerung der Funkreichweiten kann ein Funkrepeater vorgesehen sein.
  • Eine weitere Variante zur Vergrößerung der Funkreichweiten besteht darin, dass zwischen den Sensor- und Stelleinheiten eine Datenübertragung mittel Funkhopping erfolgt, wobei jede Sensor- und Stelleinheit Mittel zum Empfang und zur Weiterleitung von Funksignalen enthält.
  • Um die Betriebsdauer der dezentralen Sensor- und Stelleinheit zu erhöhen, kann deren Stromversorgung aus der Energie des Wassers der Warmwasserleitung oder der Zirkulationsleitung erfolgen.
  • Die Anlage zur Durchführung des Verfahrens zur Steuerung des Betriebes und der thermischen Desinfektion von Warmwasser-Zirkulationsanlagen geht von einer Warmwasser-Zirkulationsanlage mit einer zentralen Warmwassererzeugung und einem Verteilnetz für das Warmwasser aus. Die zentrale Warmwassererzeugung ist mit einem Warmwasserspeicher, mit Temperatursensoren zur Erfassung der Vorlauf- und Rücklauftemperaturen und einer Pumpe in der Zirkulationsleitung ausgestattet. Das Verteilnetz besteht aus mehreren Teilsträngen mit jeweils einer Kaltwasserleitung, einer Zirkulationsleitung und einer Warmwasserleitung. Die an jedem Teilstrang angeordneten Sensor- und Stelleinheiten besitzen mindestens jeweils einen Temperatursensor in der Warmwasserleitung, einen Temperatursensor in der Zirkulationsleitung, ein Absperrventil in der Zirkulationsleitung sowie ein Sendemodul, welches mit einem Rechen- und Sendemodul der zentralen Warmwassererzeugung verbindbar ist.
  • Zusätzlich kann jede Sensor- und Stelleinheit einen Volumenstromgeber zur Erfassung des Volumenstromes in der Zirkulationsleitung und optional ein eigenes Rechenmodul zur Berechnung der Wärmemenge besitzen.
  • Zur Übertragung der Steuerdaten von den Sensor- und Stelleinheiten zum zentralen Rechen- und Sendemodul sind Mittel für eine Funkverbindung vorhanden.
  • Zur Vergrößerung der Funkreichweiten kann ein Funkrepeater eingesetzt werden oder die Sensor- und Stelleinheiten besitzen Mittel zum Funkhopping.
  • Die Steuerung des Betriebes sowie der thermischen Desinfektion der Warmwasser-Zirkulationsanlage erfolgt mittels einer geeigneten, im zentralen Rechen- und Sendemodul enthaltenen Software.
  • Die Stromversorgung der dezentralen Sensor- und Stelleinheit kann mittels eines Stromerzeugers in unmittelbarer Nähe der Sensor- und Stelleinheit erfolgen, wobei die Energie aus dem Wasser der Warmwasserleitung oder der Zirkulationsleitung gewonnen wird. Praktisch kann das entweder durch Umwandlung der thermischen Energie, beispielsweise in Peltier-Elementen, oder der mechanischen Energie, beispielsweise mittels Schaufelrad-Turbinen, in der Volumenstromerfassungseinheit erfolgen.
  • Die Erfindung beruht auf Sensor- und Stelleinheiten zur Erfassung der Temperaturen sowie des Volumenstromes einer jeden Zirkulationsleitung, vorzugsweise am Fußpunkt des Steigestranges in das Gebäude zu den Verbrauchseinrichtungen. Diese Sensoren können Prozessoreinheiten zur Berechnung der Wärmemenge besitzen und arbeiten auf sehr niedrigem Energielevel. Die Sensor- und Stelleinheiten arbeiten zuerst mit einer Basis im bidirektionalen Funkbetrieb zusammen, welche die Haupt-Rechenleistung im System übernimmt. Sollten die Sensor- und Stelleinheiten jedoch zu weit von der Basis entfernt sein und damit kein Funkbetrieb mehr gewährleistet sein, so übernehmen entweder andere Sensor- und Stelleinheiten die Weitergabe der Daten (Funk-Hopping) oder aber ein Repeater realisiert die unterbrechungsfreie Kommunikation mit der Basis.
  • Somit werden diese lokalen Einheiten mit einer geringen Regelintelligenz ausgestattet, die einen niedrigen Stromverbrauch erfordert und damit einen netzunabhängigen Betrieb über einen längeren Zeitraum ermöglicht. Die Haupt-Rechenleistung wird von der Basiseinheit erbracht, welche zentral und netzabhängig fungiert und über Fernabfragemöglichkeiten fungiert.
  • Die Vorteile der Erfindung liegen in einem sicheren Betrieb und einer vollständigen thermischen Desinfektion von Warmwasser-Zirkulationsanlagen auch bei baulich nachteiligen Gegebenheiten und bei wechselnden Entnahmesituationen. Es ist ein sicheres Erreichen der gesetzlichen geforderten Temperaturen sowohl am Eintritt in den Warmwasser-Steigestrang, am Austritt aus dem Warmwasser-Zirkulations-Steigestrang und an den Armaturen der Warmwasser-Zapfstellen erreichbar. Die gewünschten Warmwassertemperaturen an den Zapfstellen der Wohnungen sind schnell wieder erreichbar. Es ist eine lückenlose Dokumentation der Temperaturen und des thermischen Hygienezustandes der Anlage durch Datenlogging möglich. Schwachstellen in der Anlage, wie z.B. durch zu hohe Wärmeverluste oder Installationsfehler, können schnell und einfach lokalisiert werden. Die Wärmeströme könne einfach bilanziert werden. Mit Hilfe der Erfindung erfolgt die Steuerung der thermischen Desinfektion von Warmwasser-Zirkulationsanlagen im laufenden Betrieb mit dezentralen Funksensoren, welche den thermischhygienischen Zustand jederzeit erfassen, dokumentieren, melden und selbständig neu in den Bereich der technischen Vorgaben ausregeln.
  • Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 WW-Zirkulationsanlage mit einem Teilstrang
  • 2 WW-Zirkulationsanlage in einem mehrstöckigen Gebäude mit mehreren Teilsträngen
  • In 1 ist das Prinzip einer Warmwasser-Zirkulationsanlage mit einem Teilstrang 13 dargestellt. Ein praktisches Ausfühungsbeispiel ist in 2 abgebildet. Es zeigt eine Warmwasseranlage beispielhaft für ein größeres Gebäude, bestehend aus einer zentralen Warmwassererzeugung und einem Verteilnetz für das Warmwasser mit drei Teilsträngen 13. Praktisch kann die Anzahl der Teilstränge 13 wesentlich höher sein, wobei sich die Vorteile der Erfindung mit größerer und verzweigterer Ausdehnung der Anlage noch deutlicher herausstellen.
  • Die zentrale Warmwassererzeugung besteht aus einem an einen Wasseranschluss 20 angeschlossenen Warmwasserspeicher 12, einem Temperatursensor 6 in der Warmwasserleitung zur Erfassung der Vorlauftemperatur, einem Temperatursensor 7 in der Zirkulationsleitung zur Erfassung der Rücklauftemperatur, einem Volumenstromgeber 8 zur Erfassung des Volumenstromes in der Zirkulationsleitung, einer elektronisch geregelten Pumpe 9 in der Zirkulationsleitung, einem zentralen Rechen- und Sendemodul 10 und den erforderlichen Armaturen und Verbindungsleitungen. Die zentrale Warmwassererzeugung ist hier beispielhaft im Keller 17 untergebracht. Als Warmwasserspeicher 12 kann alternativ ein Wärmetauscher dienen.
  • Das Verteilnetz besteht aus mehreren in das Erdgeschoss 18 und weiter führenden Teilsträngen 13 mit jeweils einer Kaltwasserleitung 14, einer Zirkulationsleitung 15 und einer Warmwasserleitung 16. Am Fußpunkt jedes der abgebildeten drei Teilstränge 13 sind Sensor- und Stelleinheiten 21 vorgesehen. Diese besitzen jeweils einen Temperatursensor 1 in der Warmwasserleitung 16, einen Temperatursensor 2 in der Zirkulationsleitung 15, ein elektronisch angetriebenes Absperrventil 4 in der Zirkulationsleitung 15 sowie ein Sendemodul 5, welches mit dem Rechen- und Sendemodul 10 der zentralen Warmwassererzeugung mittels einer Funkverbindung 19 verbindbar ist. Zusätzlich hat jede Sensor- und Stelleinheit 21 einen Volumenstromgeber 3 zur Erfassung des Volumenstromes in der Zirkulationsleitung 15 und ein in das Sendemodul 5 integriertes eigenes Rechenmodul zur Berechnung der Wärmemenge.
  • Die Übertragung der Steuerdaten von den Sensor- und Stelleinheiten 21 zum zentralen Rechen- und Sendemodul 10 erfolgt mittels einer geeigneten, in üblicher Weise ausgebildeten Funkverbindung 19. Zur Vergrößerung der Funkreichweiten wird ein Funkrepeater 11 eingesetzt. Die Steuerung des Betriebes sowie der thermischen Desinfektion der Warmwasser-Zirkulationsanlage erfolgt mittels einer geeigneten, im zentralen Rechen- und Sendemodul 10 enthaltenen Software.
  • Die Funktionsweise ist wie folgt:
    Jede dezentrale Sensor- und Stelleinheit 21 erfasst die Warmwasser- und Zirkulationstemperatur und ermittelt über den im elektronischen Volumenstromgeber 8 gemessenen Volumenstrom eine Wärmemenge über die Zirkulationsleitung 15. Die Temperatur im Warmwasser-Vorlauf sollte 60°C oder höher sein. Die Temperatur im Rücklauf sollte mindestens die gesetzlich vorgeschriebenen 55°C erreichen. Die Temperaturen jeder einzelnen dezentralen Sensor- und Stelleinheit 21 werden erfasst und an das zentrale Rechen- und Sendemodul 10 gesendet. Dieses erfasst die Daten, speichert sie, wertet sie aus und sendet Stellbefehle an die dezentralen Sensor- und Stelleinheiten 21 zurück. Diese regulieren das Absperrventil 4 nach und optimieren somit den Betrieb. Die Funkbefehle werden am Anfang etwas häufiger gesendet, später mit besser erfolgter Einregulierung aber immer weniger. Die Zustände der einregulierten Anlage werden gespeichert, um sie später jederzeit wieder abrufen und verifizieren zu können. Der Funkverkehr wird mit sehr wenig Energie durchgeführt, es werden nur die nötigsten Informationen weitergeleitet.
  • Nachfolgend werden die einzelnen Schritte beschrieben, die im Falle einer thermischen Desinfektion der Warmwasser-Zirkulationsanlage durchgeführt werden.
  • Der Beginn der Desinfektion wird durch eine erhöhte Warmwassertemperatur am Temperatursensor 6 in der Warmwasserleitung 16 angezeigt. Diese sollte 70 bis 75°C betragen. Nun wird wie folgt vorgegangen:
    Alle dezentralen Sensor- und Stelleinheiten 21 schließen die elektronisch ansteuerbaren und motorisch angetriebenen Absperrventile 4 bis auf ein Minimum oder vollständig. Am ersten Teilstrang 13 wird nun das Absperrventil 4 geöffnet und ein definierter Volumenstrom Wasser durchgelassen, bis für 2 Minuten die Desinfektionstemperatur von 70°C erreicht wird. Dies ist die angenommene Temperatur zur thermischen Desinfektion des Teilstranges 13. Nun wird das erste Absperrventil 4 geschlossen und das Absperrventil 4 des nächsten Teilstranges 13 geöffnet. Somit ist immer nur ein Absperrventil 4 geöffnet. Es können aber auch zwei oder mehrere Absperrventile sein, die gleichzeitig geöffnet werden und somit Gruppen von Teilsträngen gleichzeitig behandelt werden. Dies hängt von der Konstruktion der WW-Zirkulationsanlage ab. Die Sensor- und Steuereinheiten 21 erhalten durch eine feste Adressierung innerhalb der Anlage eine Nummer zugewiesen, die ihre Reihenfolge und damit Priorität der Desinfektion festlegt. Somit wird eine Steuerung in Abhängigkeit der Temperatur und der Zeit erreicht. Nach Desinfektion aller Stränge werden die vorher abgespeicherten Werte wieder eingestellt und die Anlage arbeitet wieder im Modus wie vor der thermischen Desinfektion.
  • Eine mögliche Variante liegt darin, dass statt der Erfassung der Volumenströme in einem Volumenstromgeber 3 dieses Bauteil entfällt und nur ein Hygienestatus aus den Temperaturen errechnet wird. Dieses Verfahren ist zwar nicht so genau, stellt aber eine technische Vereinfachung und Minderung der Kosten für ein solches System dar.
  • Wenn die Temperatur im Rücklauf die 55°C nicht erreicht, könnte dies mehrere Ursachen haben, z.B.:
    • 1. Die Temperatur am Temperatursensor 1 der Warmwasserleitung 16 (Vorlauf) ist zu niedrig, die Warmwasser-Speichertemperatur am Temperatursensor 6 ist also zu niedrig. Es muss die Warmwasser-Temperatur angehoben werden.
    • 2. Die Temperatur am Temperatursensor 1 der Warmwasserleitung 16 (Vorlauf) ist zu niedrig, die Warmwasser-Speichertemperatur am Temperatursensor 6 ist ausreichend, aber die Wärmeverluste im System sind zu hoch. Hier müssen Nachbesserungen an der Rohrleitungen vorgenommen werden.
    • 3. Die Rücklauftemperatur am Temperatursensor der Zirkulationsleitung 15 ist zu niedrig, obwohl der Durchfluss im Volumenstromgeber 3 korrekt ist. Die Zirkulationsleitungen 15 haben zu hohe Wärmeverluste, ein Installationsfehler wurde entdeckt und muss behoben werden.
  • Diese Fehler können durch die installierten Sensor- und Stelleinheiten an jedem Teilstrang somit punktgenau aufgedeckt und später auch behoben werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Temperatursensor
    2
    Temperatursensor
    3
    Volumenstromgeber
    4
    Absperrventil
    5
    Sendemodul
    6
    Temperatursensor
    7
    Temperatursensor
    8
    Volumenstromgeber
    9
    Pumpe
    10
    Rechen- und Sendemodul
    11
    Funkrepeater
    12
    Warmwasserspeicher
    13
    Teilstrang
    14
    Kaltwasserleitung
    15
    Zirkulationsleitung
    16
    Warmwasserleitung
    17
    Keller
    18
    Erdgeschoss
    19
    Funkverbindung
    20
    Wasseranschluss
    21
    Sensor- und Stelleinheit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 3840516 A1 [0008]
    • DE 19745200 A1 [0009]
    • DE 19932436 A1 [0010]

Claims (15)

  1. Verfahren zur Steuerung des Betriebes und der thermischen Desinfektion von Warmwasser-Zirkulationsanlagen, wobei die Warmwasser-Zirkulationsanlage aus einer zentralen Warmwassererzeugung und einem Verteilnetz für das Warmwasser besteht, wobei das Verteilnetz aus mehreren Teilsträngen mit jeweils einer Kaltwasserleitung (14), einer Zirkulationsleitung (15) und einer Warmwasserleitung (16) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass eine an jedem Teilstrang (13) angeordnete Sensor- und Stelleinheit (21) Mittel zur Erfassung der Temperatur in der Warmwasserleitung (16) und in der Zirkulationsleitung (15), Mittel zur Absperrung der Zirkulationsleitung (15) sowie ein Sendemodul (5) besitzt, wobei jede Sensor- und Stelleinheit (21) von einem zentralen Rechen- und Sendemodul (10) einzeln oder in Gruppen ansteuerbar und die thermische Desinfektion in jedem Teilstrang (13) einzeln oder in Gruppen durchführbar ist und die Ansteuerung der Absperrmittel der Sensor- und Stelleinheit (21) mindestens in Abhängigkeit einer vorgegebenen Temperatur erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor- und Stelleinheit (21) Mittel zur Erfassung des Volumenstromes in der Zirkulationsleitung besitzt und die Ansteuerung der Absperrmittel der Sensor- und Stelleinheit (21) in Abhängigkeit einer vorgegebenen, aus Temperatur und Volumenstrom errechneten Wärmemenge erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sensor- und Stelleinheit (21) ein eigenes Rechenmodul zur Berechnung der Wärmemenge besitzt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Steuerdaten von den Sensor- und Stelleinheiten (21) zum zentralen Rechen- und Sendemodul (10) mittels Funkverbindung erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vergrößerung der Funkreichweiten ein Funkrepeater (11) vorgesehen ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Sensor- und Stelleinheit (21) eine Datenübertragung mittel Funkhopping erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung der dezentralen Sensor- und Stelleinheit (21) aus der Energie des Wassers der Warmwasserleitung (15) oder der Zirkulationsleitung (16) erfolgt.
  8. Anlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmwasser-Zirkulationsanlage aus einer zentralen Warmwassererzeugung und einem Verteilnetz für das Warmwasser besteht, wobei die zentrale Warmwassererzeugung mit einem Warmwasserspeicher (12), mit Temperatursensoren (6, 7) zur Erfassung der Vorlauf- und Rücklauftemperaturen und einer Pumpe (9) in der Zirkulationsleitung (15) ausgestattet ist und das Verteilnetz aus mehreren Teilsträngen mit jeweils einer Kaltwasserleitung (14), einer Zirkulationsleitung (15) und einer Warmwasserleitung (16) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass eine an jedem Teilstrang (13) angeordnete Sensor- und Stelleinheit (21) einen Temperatursensor (1) in der Warmwasserleitung (16), einen Temperatursensor (2) in der Zirkulationsleitung (15), ein Absperrventil in der Zirkulationsleitung (15) sowie ein Sendemodul (5) besitzt, welches mit einem Rechen- und Sendemodul (10) der zentralen Warmwassererzeugung verbindbar ist.
  9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sensor- und Stelleinheit (21) einen Volumenstromgeber zur Erfassung des Volumenstromes in der Zirkulationsleitung besitzt.
  10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sensor- und Stelleinheit (21) ein eigenes Rechenmodul zur Berechnung der Wärmemenge besitzt.
  11. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung der Steuerdaten von den Sensor- und Stelleinheiten (21) zum zentralen Rechen- und Sendemodul (10) Mittel für eine Funkverbindung vorhanden sind.
  12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vergrößerung der Funkreichweiten ein Funkrepeater (11) vorhanden ist.
  13. Anlage nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor- und Stelleinheiten (21) Mittel zum Funkhopping besitzen.
  14. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Betriebes sowie der thermischen Desinfektion der Warmwasser-Zirkulationsanlage mittels einer geeigneten, im zentralen Rechen- und Sendemodul (10) enthaltenen Software erfolgt.
  15. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung der dezentralen Sensor- und Stelleinheit (21) mittels eines Stromerzeugers in unmittelbarer Nähe der Sensor- und Stelleinheit (21) erfolgt, wobei die Energie aus dem Wasser der Warmwasserleitung (15) oder der Zirkulationsleitung (16) gewonnen wird.
DE102016106817.9A 2016-04-13 2016-04-13 Verfahren und Anlage zur Steuerung des Betriebes und der thermischen Desinfektion von Warmwasser-Zirkulationsanlagen Ceased DE102016106817A1 (de)

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