DE102016117583A1

DE102016117583A1 - Dezentrale Wasserdesinfektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102016117583A1
Application number: DE102016117583.8A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Hytecon AG
Current assignee: Hytecon AG
Priority date: 2016-09-19
Filing date: 2016-09-19
Publication date: 2018-03-22
Also published as: WO2018050144A1

Abstract

Dezentrale Wasserdesinfektionsvorrichtung im Bereich einer Trinkwasserentnahmestelle am ”Point-Of-Use” (POU), mit einem Gehäuse (2) mit einem nur während einer Entnahme trinkwasserdurchströmten, ansonsten trinkwassergefüllten Reaktorraum (3) mit in das Trinkwasser (4) einstrahlen könnend angeordneten LEDs (5), dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs (5) auf einem Geräteträger (6) angeordnet sind, der eine dem Reaktorraum (3) abgewandte Seite aufweist, die mit LED-Kühllamellen (7) ausgestattet ist, die sich in ein Kühlmittelreservoir (8) erstrecken, welches mit einem Kühlmedium (9) gefüllt ist, an das die von den LEDs (5) erzeugte und durch den Geräteträger (6) in die LED-Kühllamellen (7) abgeleitete Abwärme übertragbar ist, die verzögert daraus ableitbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine dezentrale Wasserdesinfektionsvorrichtung und ein Arbeitsverfahren zur Kühlung einer solchen Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 7.
Es ist eine Anlage zur Herstellung von Reinstwasser mit UV-Strahlen emittierenden Lichtquellen bekannt, DE 10 2010 005 893 A1 , die zur Bestrahlung des durch die Anlage hindurchströmenden Wassers ausgebildet sind.
Eine solche vorbekannte Anlage weist jedoch keine ausreichende Kühlung der aus LEDs bestehenden Strahlungsquellen auf, wobei jedoch eine ausreichende Kühlung für die UV-Ausbeute aus den LEDs essentiell ist. Ohne eine solche Kühlung nimmt die Desinfektionsleistung einer solchen Vorrichtung drastisch ab ebenso wie die Alterung der LEDs dramatisch zunimmt, sodass vergleichsweise große Kühlkörper oder aktiv durch Lüfter betriebene Wärmeableitungen vorgesehen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine dezentrale Wasserdesinfektionsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die ohne zusätzlichen Energieaufwand und eine reduzierte Gesamtleistung des Entkeimungssystems auskommt und dabei eine verringerte Baugröße aufweist, ebenso wie ein Arbeitsverfahren zur Kühlung einer solchen dezentralen Wasserdesinfektionsvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Die Lösung dieser Aufgaben ergibt sich in Verbindung mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 7 aus deren kennzeichnenden Teilen.
Die dezentrale Wasserdesinfektionsvorrichtung ist dabei im Bereich einer Trinkwasserentnahmestelle am ”Point-Of-Use” (POU) angeordnet, wobei davon ausgegangen wird, dass die Frequenz einer Trinkwasserentnahme nicht sehr hoch ist, etwa 1–2 Minuten pro Stunde und in dem Gehäuse der Vorrichtung ein Reaktorraum mit in das Trinkwasser UV-Strahlung einstrahlen könnenden LEDs vorgesehen ist, die auf einem Geräteträger angeordnet sind, der auf einer dem Reaktorraum abgewandten Seite mit LED-Kühllamellen ausgestattet ist, die sich in ein Kühlmittelreservoir erstrecken, welches mit einem Kühlmedium gefüllt ist, sodass die von den LEDs erzeugte Abwärme durch den Geräteträger über die LED-Kühllamellen anschließend ins Kühlmedium gelangt, das die Abwärme dann verzögert an seine Umgebung ableitet. Da die LEDs nur intermittierend betrieben werden, wird ein verhältnismäßig schneller Wärmeübergang von den LEDs in das Kühlmedium erreicht und anschließend eine langsamere Übertragung aus dem als Puffermedium dienenden Kühlmedium verwirklicht. Durch die hohe Wärmekapazität des Kühlmediums wird ein schneller Anstieg der LED-Temperatur vermieden.
Die gesamte Wasserdesinfektionsvorrichtung kann so ohne zusätzlichen Energieaufwand betrieben werden, ebenso wie sich die erforderliche Gesamtleistung des Entkeimungssystems reduziert, da keine separaten Lüfter oder andere Kühlvorrichtungen benötigt werden und auch deren Energieverbrauch wegfällt und deren beanspruchter Platz frei wird, ebenso wie sich auch die benötigte Fläche an Kühllamellen verringert. Insgesamt lässt sich die erfinderische Vorrichtung dadurch volumenmäßig recht klein gestalten und sich sehr unauffällig am POU anordnen. Die Wärmeentwicklung der LEDs wird energieneutral, effektiv und kostengünstig abgeleitet.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung und des Verfahrens ergeben sich mit und in Kombination aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfinderischen dezentralen Wasserdesinfektionsvorrichtung weist das Kühlmittelreservoir ein weiteres inneres Kühllamellenpaket auf, welches sich in das Kühlmedium erstreckt, sodass dieses die darin eingeleitete Abwärme verbessert aufnehmen kann, wobei das Kühlmittelreservoir ein äußeres Kühllamellenpaket aufweist, welches mit dem inneren Kühllamellenpaket wärmeleitend verbunden ist, sodass die davon aufgenommene Abwärme direkt auf das äußere Kühllamellenpaket abgeleitet und von diesem an die Umgebungsluft abführbar ist.
Hierdurch wird die Betriebssicherheit der Wasserdesinfektionsvorrichtung weiter vergrößert, da dadurch sichergestellt werden kann, dass das Kühlmedium bzw. die LEDs auch bei oftmaliger Trinkwasserentnahme nicht zu heiß werden, ohne dazu das benötigte Volumen des Kühlmittelreservoirs der Wasserdesinfektionsvorrichtung unnötig vergrößern zu müssen.
Das Kühlmedium kann dabei vorteilhafterweise auf Wasser, Antifrogengemischen, Kühlpasten, Kühlsolen, Glykolen oder stabilisiertem Wasser basieren, sodass die Wasserdesinfektionsvorrichtung in einem Temperaturbereich von –10°C bis zu 70°C sicher arbeitet.
Die erfinderische dezentrale Wasserdesinfektionsvorrichtung ist zwar explizit nicht für den Dauerbetrieb ausgelegt, jedoch ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung möglich, dass Kühlmittelreservoir mit einem zusätzlichen Zusatzkühlkreislauf auszustatten, um die von den LEDs erzeugte Abwärme noch sicherer und wirksamer abführen zu können, wobei es besonders vorteilhaft ist, den Zusatzkühlkreislauf an dem Trinkwasserzulauf anzuschließen, sodass das Trinkwasser, bevor es in dem Reaktorraum desinfiziert wird, selber vorteilhaft dazu genutzt werden kann, das Kühlmedium herunter zu kühlen.
Die vorgenannten technischen Merkmale erlauben es, die Vorrichtung vollkommen lüfterlos und/oder umwälzpumpenlos auszubilden, wodurch nicht nur der zusätzliche Energieaufwand eingespart wird, sondern ebenfalls eine vollkommen betriebssichere Lösung erzielt wird, die keines mechanischen Eingriffes bedarf.
Nachfolgend wird das Arbeitsverfahren zur Kühlung der dezentrale Wasserdesinfektionsvorrichtung und diese Vorrichtung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Prinzipskizze einer dezentralen Wasserdesinfektionsvorrichtung im Schnitt, und
2 eine Prinzipskizze der Wasserdesinfektionsvorrichtung gemäß 1 von oben mit einem zusätzlichen Zusatzkühlkreislauf.
Die dezentrale Wasserdesinfektionsvorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 2 mit einem unteren Reaktorraum 3, durch den nur während einer Entnahme von Trinkwasser 4 in diesen einstrahlende LEDs 5 zur Erzeugung von UV-Strahlung in Betrieb gesetzt werden, wobei diese auf einer Trägerplatine 14 angeordnet sind, die auf einem LED-Geräteträger 6 angeordnet ist, wobei dieser rückseitig des LED-Geräteträgers 6 LED-Kühllamellen 7 aufweist, die sich in ein mit Kühlmedium 9 gefülltes Kühlmittelreservoir 8 erstrecken, welches seinerseits einen Deckel 15 aufweist, der wiederum ein inneres Kühllamellenpaket 10 besitzt, welches sich in das Kühlmedium 9 erstreckt, ebenso ein äußeres Kühllamellenpaket 11, welches gegenüber dem inneren Kühllamellenpaket 10 auf dem Deckel 15 des Kühlmittelreservoirs 8 angeordnet ist und sich frei in die Umgebung erstreckt.
Die möglichst direkte Anbringung der LEDs an dem Geräteträger 6 überführt die Wärme schnell an die Kühllamellen 7 und aus diesen in das Kühlmedium 9. Durch den Temperaturanstieg im Kühlmittelreservoir 8 kommt es darin zur Konvektion, wobei die ansteigende Wärme auf die Kühlrippen des gegenüberliegenden inneren Kühllamellenpaketes 10 und von diesem direkt über die Kühlrippen des äußeren Kühllamellenpaketes 11, mit denen es wärmeleitend verbunden ist, an die Umgebung abgegeben werden kann.
Der Reaktorraum 3 und das Kühlmittelreservoir 8 weisen jeweils Dichtungen 16; 17 auf und der Deckel 15 des Kühlmittelreservoirs 8 einen Verschluss 13 der Füllöffnung zum Befüllen mit einem Kühlmedium 9, welches auf Wasser, Antifrogengemischen, Kühlpasten, Kühlsolen, Glykolen oder stabilisiertem Wasser basieren kann.
Wie in 2 dargestellt, kann die Wasserdesinfektionsvorrichtung 1 auch mit einem Zusatzkühlkreislauf 12 ausgestattet sein. Der Zusatzkühlkreislauf 12 durch eine Wasserzusatzkühlung wird dabei in Betrieb gesetzt, wenn bei längerer Wasserentnahme die Temperatur der LEDs 5 oder des Kühlmediums 9 oder des Gehäuses 2 oder einer anderen Messstelle über einen für die Funktion oder die Lebensdauer der LEDs kritischen Wert ansteigt. Als Kühlmedium kann das zu desinfizierende Trinkwasser 4 selbst durch den Zusatzkühlkreislauf 12 im Kühlmittelreservoir 8 hindurch geführt werden.
Die Wasserdesinfektionsvorrichtung 1 wird am POU kurz vor einem endgültigen Trinkwasserauslauf angeordnet und setzt ein neuartiges Kühlkonzept um, welches speziell die Betriebsweise einer dezentralen Wasserdesinfektion mittels UV-LEDs nutzt bzw. darauf angepasst ist, insbesondere für einen Leistungsbereich von bis zu 10 Litern Trinkwasser pro Minute bei einer elektrischen Leistung von bis zu 1000 Watt, wobei sie in einem Temperaturbereich von –10°C bis zu 70°C arbeiten kann. Die LEDs 5 werden dabei bei Beginn einer Entnahme von Trinkwasser 4 aktiviert und sofort oder einige Sekunden zeitverzögert nach einer Beendigung der Trinkwasserentnahme die LEDs 5 wieder abgeschaltet.
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 102010005893 A1 [0002]

Claims

Dezentrale Wasserdesinfektionsvorrichtung im Bereich einer Trinkwasserentnahmestelle am ”Point-Of-Use” (POU), mit einem Gehäuse (2) mit einem nur während einer Entnahme trinkwasserdurchströmten, ansonsten trinkwassergefüllten Reaktorraum (3) mit in das Trinkwasser (4) einstrahlen könnend angeordneten LEDs (5), dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs (5) auf einem Geräteträger (6) angeordnet sind, der eine dem Reaktorraum (3) abgewandte Seite aufweist, die mit LED-Kühllamellen (7) ausgestattet ist, die sich in ein Kühlmittelreservoir (8) erstrecken, welches mit einem Kühlmedium (9) gefüllt ist, an das die von den LEDs (5) erzeugte und durch den Geräteträger (6) in die LED-Kühllamellen (7) abgeleitete Abwärme übertragbar ist, die verzögert daraus ableitbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittelreservoir (8) mit einem weiteren inneren Kühllamellenpaket (10) ausgestattet ist, welches sich in das Kühlmedium (9) hinein erstreckt, sodass darin eingeleitete Abwärme davon aufnehmbar ist und dass das Kühlmittelreservoir (8) ein äußeres Kühllamellenpaket (11) aufweist, welches mit dem inneren Kühllamellenpaket (10) wärmeleitend verbunden ist, sodass davon aufgenommene Abwärme an die Umgebungsluft abführbar ist.
Vorrichtung nach einem der beiden vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel auf Wasser, Antifrogengemischen, Kühlpasten, Kühlsolen, Glykolen oder stabilisiertem Wasser basiert.
Vorrichtung nach einem der beiden vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlmittelreservoir (8) ein Zusatzkühlkreislauf (12) einer Wasserzusatzkühlung angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzkühlkreislauf (12) an einen Trinkwasserzulauf vor dem Reaktorraum (3) angeschlossen und von dem Trinkwasser (4) durchströmbar ist, bevor dieses in den Reaktorraum (3) hineingeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie lüfterlos und/oder umwälzpumpenlos ausgebildet ist.
Arbeitsverfahren zur Kühlung einer dezentralen Wasserdesinfektionsvorrichtung (1) im Bereich einer Trinkwasserentnahmestelle am ”Point-Of-Use” (POU) mit einem Gehäuse (2) mit in einem nur während einer Entnahme trinkwasserdurchströmten, ansonsten trinkwassergefüllten Reaktorraum (3) mit dann in das Trinkwasser (4) einstrahlenden LEDs (5), dadurch gekennzeichnet, dass bei Beginn einer Entnahme von Trinkwasser (4) die LEDs (5) aktiviert und sofort oder einige Sekunden zeitverzögert nach einer Beendigung der Trinkwasserentnahme die LEDs (5) wieder abgeschaltet werden.
Arbeitsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärme der LEDs (5) durch einen Geräteträger (6) hindurch in LED-Kühllamellen (7) auf der dem Reaktorraum (3) abgewandten Seite abgeleitet wird, die sich in ein mit einem Kühlmedium (9) gefüllten Kühlmittelreservoir (8) hinein erstrecken und ihrerseits die Abwärme an dieses abgeben.
Arbeitsverfahren nach einem der beiden vorgenannten Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärme des Kühlmittels (9) von einem weiteren inneren Kühllamellenpaket (10) des Kühlmittelreservoirs (8) aufgenommen wird, welches sich dorthinein erstreckt und an ein äußeres Kühllamellenpaket (11) weitertransportiert wird, welches mit dem inneren Kühllamellenpaket (10) wärmeleitend verbunden ist und die Abwärme an die Umgebungsluft abführt.
Arbeitsverfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zusatzkühlkreislauf (12) einer Wasserzusatzkühlung in Betrieb gesetzt wird, wenn bei längerer Wasserentnahme die Temperatur der LEDs (5) oder des Kühlmediums (9) oder des Gehäuses (2) oder einer anderen Messstelle über einen für die Funktion oder die Lebensdauer der LEDs kritischen Wert ansteigt.
Arbeitsverfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zu desinfizierende Trinkwasser (4) zuvor als Kühlmedium durch einen Zusatzkühlkreislauf (12) im Kühlmittelreservoir (8) hindurch geführt wird.