DE3901781A1 - Verfahren und vorrichtung zur warmwasserbereitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Warmwasserbe­ reitung durch in einem Behälter erfolgenden Wärmeübergang von Heizwasser zum zu erwärmenden Trinkwasser. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Warmwasserbereitung durch in einem Behälter erfolgenden Wärmeübergang von Heizwas­ ser zum zu erwärmenden Trinkwasser, wobei in dem Behältnis zumindest eine vorzugsweise schlangenförmig verlaufende Durch­ flußeinrichtung angeordnet ist, dessen Längsachse vorzugsweise vertikal verläuft.

Die benötigte Trinkwassertemperatur liegt im privaten Haushalt für Körperpflege bei knapp 40°C und bei Putz- und Reinigungs­ vorgängen bei rund 50°C. Durch diese Temperaturvorgaben wurden Speicher-Warmwassererzeuger gefertigt, in denen das Trinkwasser gespeichert wird, um über von Heizwasser durch­ strömten Heizwendeln im gewünschten Umfang erwärmt zu werden. Durch das große Speichervolumen ist die Verweilzeit des Trink­ wassers recht hoch. Die Fließgeschwindigkeiten selbst sind über­ aus gering und können in der Größenordnung von 1 m/sec betra­ gen. Speichervolumen und Fließgeschwindigkeit ermöglichen dabei eine Wärmeschichtung innerhalb des Boilers mit Temperaturen, die die Vermehrung von im Trinkwasser vorhandenen Bakterien in einem Umfang ermöglicht, daß gesundheitliche Gefahren erwach­ sen. Unter diesen Bakterien sind besonders die Legionella pneumophila zu nennen, die bei Temperaturen zwischen 30 und 45°C eine außergewöhnlich hohe Vermehrungsgeschwindigkeit zei­ gen, so daß Keimzahlen erreicht werden, die eine Infektion auslö­ sen können. Nach derzeitigem Kenntnisstand werden die Krank­ heitserreger durch Inhalation lungengängiger Aerosole übertra­ gen. Folglich muß darauf geachtet werden, daß das verwendete Trinkwasser keine zu hohe Anzahl von Legionellen Bakterien aufweist. Mit anderen Worten muß sichergestellt sein, daß eine Vermehrung der Legionellen unterbleibt und vorhandene Bakterien im erforderlichen Umfang abgetötet werden. Dies bedeutet, daß das Wasser auf mehr als 60°C zu erwärmen ist. Gleichzeitig sollte sichergestellt werden, daß das zu erwärmende Wasser eine hohe Fließgeschwindigkeit aufweist, so daß sich keine Verweilzeiten einstellen, die eine Vermehrung der Bakterien begünstigen wür­ den.

Durchlauferhitzer würden die zuvor aufgestellten Forderungen erfüllen. Bekannt sind Elektro- und Gasdurchlauferhitzer. Insbe­ sondere die Gasdurchlauferhitzer ermöglichen eine sofortige Heiß­ wasserlieferung. In der Regel werden sie jedoch nur für Küche oder Waschbecken benutzt, da sie wegen ihres hohen Anschluß­ wertes in der Anwendung beschränkt sind. Bei Gasdurchlaufer­ hitzern ist es erforderlich, daß ein Gasanschluß vorliegt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine Trinkwassererwärmung im erforderlichen Umfang erfolgt, so daß eine weitgehende Abtötung von insbesondere Legionellen Bakterien erfolgt. Ferner soll eine hohe Durchflußgeschwindigkeit in dem Behälter erfolgen, um hierdurch zusätzlich sicherzustellen, daß ein Bakterienwachstum unterbleibt. Dabei soll gleichzeitig das Speichern von großen Mengen von Trinkwassern ausgeschlossen werden.

Die Aufgabe wird verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß in dem Behälter das Heizwasser gespeichert wird, daß das Trinkwasser in der Durchflußeinrichtung durch das Heizwasser strömt und daß die Durchflußeinrichtung in ihrem Trinkwasserentnahmebereich von Heizwasser umgeben ist, dessen Temperatur T < 60°C be­ trägt.

Durch die erfindungsgemäße Lehre wird mit einfachen Maßnahmen sichergestellt, daß die zu der sogenannten Legionärs-Krankheit führenden Legionellen Bakterien innerhalb des kritischen Tempe­ raturbereichs keinen Bereich in dem Behältnis vorfinden, in dem das Trinkwasser in größerer Menge gespeichert wird. Vorhandene Bakterien werden dadurch abgetötet, daß das Trinkwasser zumin­ dest im Entnahmebereich eine Zone des Heizwassers durchströmt, in der Temperaturen oberhalb von 60°C, vorzugsweise um 80°C herrschen, also die Temperatur, die der maximalen Temperatur des Heizwassers entspricht.

Um insbesondere die Temperaturvorgabe für das zu erwärmende Trinkwasser auf die notwendigen, die Erwärmung des Trinkwas­ sers auf über 60°C sicherstellenden Werte einzustellen, ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Durch­ flußeinrichtung durch eine vertikal verlaufende Heizwassersäule verläuft, in deren oberem Bereich die Temperatur T < 60°C herrscht. In der Heizwassersäule wird Heizwasser hoher Tempera­ tur angesammelt, so daß gewährleistet ist, daß das Heizwasser an das Trinkwasser die erforderliche Wärme überträgt, um eine Aufheizung auf über 60°C zu ermöglichen, also eine Temperatur zu vermitteln, bei der die Bakterien in kürzester Zeit absterben.

Nach einem weiteren Vorschlag ist vorgesehen, daß das Heizwas­ ser in Abhängigkeit der die Durchflußeinrichtung durchströmen­ den Wassermenge umgepumpt wird. Hierdurch soll sichergestellt werden, daß das Heizwasser in der die Durchflußeinrichtung umgebenden Heizwassersäule nicht in einem Umfang abgekühlt werden kann, daß die notwendige Erwärmung des Trinkwassers unterbleibt.

Eine Vorrichtung zur Warmwasserbereitung der eingangs beschrie­ benen Art zeichnet sich nach einem selbständigen Lösungsvorschlag dadurch aus, daß die Durchflußeinrichtung an das Trinkwasser angeschlossen ist und daß die Durchflußeinrich­ tung zur Erzeugung einer Heizwassersäule hoher Temperatur von einer Durchtrittsöffnungen aufweisenden Wandung umgeben ist. Erfindungsgemäß wird folglich ein Durchlauferhitzer zur Verfü­ gung gestellt, bei dem das das Behältnis durchströmende Trink­ wasser von dem in dem Behältnis gespeicherten Heizwasser er­ wärmt wird. Da das Trinkwasser allein innerhalb der Durchfluß­ einrichtung den Behälter durchströmt, sind folglich bei nicht erfolgender Trinkwasserentnahme nur geringe Trinkwassermengen in dem Behälter gespeichert. 1 bis 5 l für ein Ein- oder Mehrfa­ milienhaus dürften ausreichen. Hierdurch bedingt wird schon bei kleinsten Zapfvorgängen stets Frischwasser entnommen, das mit einer hohen Durchflußgeschwindigkeit die in dem Behälter ange­ ordnete Durchflußeinrichtung durchströmt.

Durch die eine hohlzylinderförmige Geometrie aufweisende Wan­ dung ist des weiteren sichergestellt, daß stark erhitztes Heizwas­ ser in einer Säule angesammelt wird, in der die Durchlaufeinrich­ tung verläuft. Um in der Säule das Heizwasser stets im erforder­ lichen Umfang aufheizen zu können, weist die Wandung Durch­ trittsöffnungen auf, um so das in der Säule vorhandene Heizwas­ ser auf die gewünschte Temperatur aufzuheizen bzw. Heizwasser entsprechender Temperatur in den Säulenraum einzuleiten. Um die Heizwasserzuführung in diesen zu erleichtern, sind Leitelemente wie Leitbleche im Bereich der oberen Ränder der Durch­ trittsöffnungen vorhanden, wodurch an der Außenfläche der Wandung strömendes Heizwasser in den Innenraum, also den die Durchflußeinrichtung aufnehmenden Säulenbereich gelenkt wird.

Vorzugsweise sind die Durchtrittsöffnungen schlitzförmig ausge­ bildet, wobei sie in bezug auf ihre Längsrichtung einem Schrau­ benlinienverlauf folgen. Entsprechend verlaufen die Leitelemente, die wie ein schraubenförmig verlaufendes Dach ausgebildet sind.

Die Durchflußeinrichtung selbst besteht vorzugsweise aus einem einem schraubenlinien- oder wendelförmigen Verlauf folgenden Rohr, welches seinerseits an der Umfangsfläche eines Zylinderelementes wie Leerrohr verläuft. Hierdurch wird zusätz­ lich eine Wärmekonzentration unmittelbar im Bereich der Durch­ flußeinrichtung sichergestellt, wodurch die Erwärmung des durch­ strömenden Trinkwassers auf die erforderliche hohe Temperatur sichergestellt ist.

Zusätzlich kann im Bereich der Trinkwasseraustrittsöffnung die Durchflußeinrichtung isoliert sein, um die hohe Temperatur gegen unkontrolliertes Abkühlen abzuschirmen.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung erge­ ben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entneh­ menden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels.

In einem Behälter (10) wird über eine Leitung (12) mittels einer Pumpe (14) zugeführtes Heizungswasser (16) gespeichert, das wahlweise über Leitungen (18) und (20) mittels Pumpen (22) und (24) von der Behälteroberseite (26) in den unteren Teil (28) gepumpt oder über eine Entnahmeleitung (30) dem Heizungskreis­ lauf zugeführt wird. Das Heizwasser (16) wird in gewohnter Weise erhitzt. In der Leitung (12) befindet sich des weiteren ein Durchflußmengengerät (32), durch das die Pumpen (22) und (24) betätigt werden können, um das Heizwasser (16) im Kreislauf zu führen. Das in den unteren Teil (28) zurückgeführte Heizwasser kann dabei über ein rechenförmiges Verteilelement (34) gleichmä­ ßig verteilt in den Behälter (10) zurückgeführt werden.

In dem Behälter (10) sind im Ausführungsbeispiel zwei schlangen­ förmig ausgebildete Durchlaufeinrichtungen (36) und (38) ange­ ordnet, die von Trinkwasser durchströmt werden. Selbstverständ­ lich können auch nur eine Durchlaufeinrichtung oder auch mehr als zwei in dem Behälter (10) angeordnet sein. Das Trinkwasser wird dabei über eine Leitung (40) über innerhalb des Behälters (10) verlaufende Leitungen (42) und (44) in den Tiefstpunkt der Durchlaufeinrichtung (36) und (38) geführt, um dann über die schrauben- bzw. wendelförmig ausgebildete Durchlaufeinrichtung (36) bzw. (38) durch den Behälter (10) nach oben geführt zu werden, um sodann der Leitung (46) im erforderlichen Umfang erwärmt Trinkwasser entnehmen zu können. Die Durchlaufeinrich­ tung (36) und (38) verläuft dabei in einem säulenförmig ausgebil­ deten Bereich (48) bzw. (50) des Heizwassers. In diesem Bereich weist das Heizwasser insbesondere im Kopfbereich (26) Tempera­ turen auf, die der maximalen Heizwassertemperatur entsprechen, also in der Größenordnung von 80°C. Hierdurch bedingt weist das über die Leitung (40) durch die Durchlaufeinrichtungen (36) und (38) strömende Trinkwasser zumindest zu Beginn eines Zapfvor­ ganges eine Temperatur auf, bei der eine Vermehrung von Legionellen Bakterien nicht erfolgen kann. Aber auch bei größerer Trinkwasserentnahme, also bei Durchflußmengen, bei der die im Behälter (10) gespeicherte Wärme nicht ausreicht, um das Trinkwasser auf mehr als 60°C zu erwärmen, besteht keine Ge­ fahr, daß sich Legionellen Bakterien vermehren. Ursächlich hierfür ist, daß das Trinkwasser mit hoher Fließgeschwindigkeit die Durchflußeinrichtung (36) bzw. (38) durchströmt, sich also geringe Verweilzeiten ergeben.

Um eine Konzentration heißen Heizwassers um die Durchflußein­ richtung (36) und (38), also in den säulenförmigen Bereichen (48) und (50) zu gewährleisten, ist jede Durchflußeinrichtung (36), (38) von einem eine hohlzylinderförmige Geometrie aufwei­ senden Körper (52) bzw. (54) umgeben, der seinerseits mit Durchtrittsöffnungen versehen ist, die beispielhaft mit den Be­ zugszeichen (56) bzw. (58) versehen sind. Durch die vorzugswei­ se schlitzförmigen und einer Schraubenlinie folgenden Durch­ trittsöffnungen (56) und (58) kann von der Außenseite der Körper (52) und (54) Heizwasser in den Säulenraum (48) und (50) strömen, um dort angesammelt und die erforderliche Erwär­ mung des Trinkwassers sicherzustellen. Um das Strömen in den säulenartigen Bereichen (48) und (50) zu unterstützen, sind oberhalb der Öffnungen (56) und (58) Leitelemente angeordnet, die beispielhaft mit den Bezugszeichen (60) und (62) gekenn­ zeichnet sind. Die Leitelemente (60) und (62) weisen folglich eine Dachform auf, wobei sich ein insgesamt schraubenförmiger Verlauf ergibt.

Durch diese Ausgestaltung ist gewährleistet, daß sich im Kopfbe­ reich (64) bzw. (66) im Inneren des Körpers (52) bzw. (54) eine Heizwassertemperatur einstellt, die der Maximaltemperatur des zugeführten Heizwasser entspricht. Dies wiederum bedeutet, daß in diesem Bereich das angesammelte Trinkwasser eine Temperatur erfährt, bei der Legionelle Bakterien abgetötet werden.

Die Zuführung des Heizwassers (16) erfolgt über die Leitung (12), von der im Ausführungsbeispiel Rohrabschnitte (68) und (70) in den Innenraum der hohlzylinderförmigen Körper (52) und (54) ragen. Dabei ist eine Art Venturiausbildung gewählt, um die gewünschte Zirkulation zu ermöglichen. Diese wird ergänzend dadurch verstärkt, daß die Pumpen (22) und (24) dann den Heizwasserkreislauf durch den Behälter (10) erzwingen, wenn über das Durchflußmengengerät (32) angezeigt ist, daß Trinkwas­ ser entnommen wird, was erforderlich macht, daß das in den säulenartigen Bereichen (48) und (50) befindliche Heizwasser aufgeheizt wird.

Die Zeichnung verdeutlicht des weiteren, daß sich das schraubenlinig verlaufende die Durchflußeinrichtung (36) bzw. (38) bildende Rohr um ein Leerrohr (68), (70) erstreckt. Hier­ durch erfolgt eine weitere Konzentration erwärmten Heizwassers unmittelbar im Rohrbereich.

Schließlich besteht die Möglichkeit, daß im Kopfbereich (64) bzw. (66) der Durchflußeinrichtung (36) bzw. (38) die Trinkwasserlei­ tung isoliert ist, um im erforderlichen Umfang Wärme speichern zu können.

Claims (11)

1. Verfahren zur Warmwasserbereitung durch in einem Behälter erfolgenden Wärmeübergang von Heizwasser zum zu erwär­ menden Trinkwasser, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter das Heizwasser gespeichert wird, daß das Trinkwasser in einer Durchflußeinrichtung durch das Heizwasser geführt wird und daß die Durchflußeinrichtung in ihrem Trinkwasserentnahmebereich vom Heizwasser umgeben wird, dessen Temperatur T < 60°C beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußeinrichtung durch eine vertikal verlaufende Heizwassersäule verläuft, in deren oberem Bereich die Temperatur T < 60°C herrscht.

3. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizwasser in Abhängigkeit der die Durchflußein­ richtung durchströmenden Trinkwassermenge umgepumpt wird.

4. Vorrichtung zur Warmwasserbereitung durch in einem Behäl­ ter (10) erfolgenden Wärmeübergang von Heizwasser (16) zum zu erwärmenden Trinkwasser, wobei in dem Behältnis zumindest eine vorzugsweise schlangenförmig verlaufende Durchflußeinrichtung (36, 38) angeordnet ist, deren Längs­ achse vorzugsweise vertikal verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußeinrichtung (36, 38) an die Trinkwasserlei­ tung (40, 46) angeschlossen ist und zur Erzeugung einer Heizwassersäule (48, 50) hoher Temperaturen von einer Durchtrittsöffnungen (56, 58) aufweisenden Wandung (52, 54) umgeben ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in bezug auf die Zuführströmung des Heizwassers die oberen Ränder der Durchtrittsöffnungen (56, 58) Leitein­ richtungen (60, 62) zum Führen des Heizwassers in den von der Wandung (52, 54) umgebenden, die Durchflußeinrichtung (36, 38) umfassenden Bereich aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (56, 58) schlitzförmig ausgebil­ det sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (56, 58) einem Schrauben­ linienverlauf folgen.

8. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußeinrichtung (36, 38) aus einem einem schraubenlinien- oder wendelförmigen Verlauf folgenden Rohr besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (36, 38) entlang der Umfangsfläche eines Zylinderelementes wie Leerrohr (68, 70) verläuft.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung einen Hohlzylinderkörper (52, 54) bildet.

11. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußeinrichtung (36, 38) im Trinkwasseraus­ trittsbereich (64, 66) isoliert ist.