DE3901781C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die benötigte Brauchwarmwassertemperatur liegt im privaten Haushalt für Körperpflege bei knapp 40°C und bei Putz- und Reinigungsvorgängen bei rund 50°C. Wegen dieser Temperatur wurden Speicher-Warmwassererzeuger gefertigt, in denen das Brauchwarmwasser gespeichert wird, um mit von Heizwasser durchströmten Heizwendeln im gewünschten Umfang erwärmt zu werden. Dabei treten jedoch Probleme auf, wenn das Brauchwarmwasser auch als Trinkwasser verwendet werden soll. Durch das große Speichervolumen ist die Verweilzeit des Trinkwassers recht hoch. Die Fließgeschwindigkeiten selbst sind überaus gering und können in der Größenordnung von 1 m/sec betragen. Speichervolumen und Fließgeschwindigkeit können dabei eine Wärmeschichtung innerhalb des Speichers mit Temperaturen bewirken, die die Vermehrung von im Trinkwasser vorhandenen Bakterien in einem Umfang ermöglicht, daß gesundheitliche Gefahren erwachsen. Unter diesen Bakterien sind besonders die Legionella pneumophila zu nennen, die bei Temperaturen zwischen 30 und 45°C eine außergewöhnlich hohe Vermehrungsgeschwindigkeit zeigt, so daß Keimzahlen erreicht werden, die eine Infektion auslösen können. Nach derzeitigem Kenntnisstand werden die Krankheitserreger durch Inhalation lungengängiger Aerosole übertragen. Folglich muß darauf geachtet werden, daß das verwendete Trinkwasser keine zu hohe Anzahl von Legionellen 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 würden.

Durchlauferhitzer würden die zuvor aufgestellten Forderungen erfüllen. Bekannt sind Elektro- und Gasdurchlauferhitzer. Insbesondere Gasdurchlauferhitzer ermöglichen eine sofortige Heißwasserlieferung. In der Regel werden sie jedoch nur für Küche oder Waschbecken benutzt, da sie wegen ihres hohen Anschlußwertes in der Anwendung beschränkt sind. Bei Gasdurchlauferhitzern ist es erforderlich, daß ein Gasanschluß vorliegt.

Aus der DE 87 09 840 U1 ist ein Heizkessel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei dem durch ein schraubenförmig verlaufendes Wärmetauscherrohr als Durchflußeinrichtung mit horizontal verlaufender Achse zu erwärmendes Brauchwasser strömt, um dieses bis max. 60°C zu erhitzen.

Der DE 35 25 990 A1 ist ein Speicherbrauchwassererwärmer zu entnehmen, in dem das Brauchwasser das gesamte Volumen eines Speichers ausfüllt, um zumindest im Kopfbereich des Speichers auf eine Temperatur von mehr als 80°C aufgewärmt zu werden. Um die Gefahr eines Verbrühens durch das dem Speicher entnommene Brauchwasser zu vermeiden, wird das Brauchwasser durch einen außerhalb des Speicher angeordneten Wärmetauscher geführt, um Brauchwasser gewünschter Temperatur entnehmen zu können.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Warmwasserbereitung durch in einem Behälter erfolgenden Wärmeübergang von Heizwasser zum zu erwärmenden Trinkwasser, das innerhalb des Behälters durch zumindest eine Durchflußeinrichtung strömt, so auszubilden, daß eine sichere Trinkwassererwärmung bei gleichzeitiger hoher Durchflußgeschwindigkeit innerhalb des Behälters in einem Umfang erfolgt, daß eine weitgehende Abtötung von insbesondere Legionellen erfolgt. Dabei soll gleichzeitig sichergestellt sein, daß Heizwasser hinreichend hoher Temperatur zur Erwärmung des Trinkwassers zur Verfügung steht.

Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Durchflußeinrichtung eine vertikal verlaufende Längsachse aufweist und zur Erzeugung einer Heizungswassersäule hoher Temperaturen von einer Durchtrittsöffnungen aufweisenden Wandung umgeben ist.

Durch die erfindungsgemäße Lehre wird mit einfachen Maßnahmen sichergestellt, daß die zu der sogenannten Legionärs-Krankheit führenden Legionellen innerhalb des kritischen Temperaturbereichs keinen Bereich in dem Behältnis vorfinden, in dem das Trinkwasser in größerer Menge gespeichert wird. Vorhandene Bakterien werden dadurch abgetötet, daß das Trinkwasser zumindest 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 die Temperaturvorgabe des Heizungswassers für das zu erwärmende Trinkwasser auf über 60°C sicherzustellen, ist die Durchflußeinrichtung in einer vertikal verlaufenden Heizungswassersäule angeordnet, in deren oberem Bereich eine Temperatur T<60°C herrscht. In der Heizungswassersäule wird Heizungswasser hoher Temperatur angesammelt, so daß gewährleistet ist, daß das Heizungswasser an das Trinkwasser die erforderliche Wärme überträgt, um eine Aufheizung auf über 60°C zu ermöglichen, also eine Temperatur zu vermitteln, bei die Bakterien in kürzester Zeit absterben.

Erfindungsgemäß wird folglich ein Durchlauferhitzer zur Verfügung gestellt, bei dem das das Behältnis durchströmende Trinkwasser von dem in dem Behältnis gespeicherten Heizwasser erwärmt wird. Da das Trinkwasser allein innerhalb der Durchflußeinrichtung den Behälter durchströmt, sind folglich bei nicht erfolgender Trinkwasserentnahme nur geringe Heizungmengen in dem Behälter gespeichert. 1 bis 5 l für ein Ein- oder Mehrfamilienhaus dürften ausreichen. Hierdurch bedingt wird schon bei kleinsten Zapfvorgängen stets Frischwasser entnommen, das mit einer hohen Durchflußgeschwindigkeit die in dem Behälter angeordnete vorzugsweise wendelförmig verlaufende Durchflußeinrichtung durchströmt.

Durch die eine hohlzylinderförmige Geometrie aufweisende Wandung ist des weiteren sichergestellt, daß stark erhitztes Heizungswasser in einer Säule angesammelt wird, in der die Durchflußeinrichtung verläuft. Um in der Säule das Heizungswasser stets im erforderlichen Umfang aufheizen zu können, weist die Wandung Durchtrittsöffnungen auf, um so das in der Säule vorhandene Heizungswasser auf die gewünschte Temperatur aufzuheizen bzw. Heizungswasser entsprechender Temperatur in den Säulenraum einzuleiten. Um das Einleiten des Heizungswassers in den Säulenraum zu erleichtern, sind Leitelemente wie Leitbleche im Bereich der oberen Ränder der Durchtrittsöffnungen vorhanden, wodurch an der Außenfläche der Wandung strömendes Heizungswasser in den Innenraum, also den die Durchflußeinrichtung aufnehmenden Säulenbereich gelenkt wird.

Vorzugsweise sind die Durchtrittsöffnungen schlitzförmig ausgebildet, wobei sie in bezug auf ihre Längsrichtung einem Schraubenlinienverlauf 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 z. B. eines Rohres verläuft. Hierdurch wird zusätzlich eine Wärmekonzentration unmittelbar im Bereich der Durchflußeinrichtung sichergestellt, wodurch die Erwärmung des durchströmenden Trinkwassers auf die erforderliche hohe Temperatur sichergestellt ist.

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

Nachfolgend wird ein in der Zeichnung dargestelltes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

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 dem Heizungskreislauf zugeführt wird. Das Heizungswasser 16 wird in gewohnter Weise erhitzt. In der Leitung 12 befindet sich des weiteren ein Durchflußmengenmeßgerät 32, durch das die Pumpen 22 und 24 betätigt werden können, um das Heizungswasser 16 im Kreislauf zu führen. Das in den unteren Teil 28 zurückgeführte Heizungswasser kann dabei über ein rechenförmiges Verteilelement 34 gleichmäßig verteilt in den Behälter 10 zurückgeführt werden.

In dem Behälter 10 sind im Ausführungsbeispiel zwei wendelförmig ausgebildete Durchflußeinrichtungen 36 und 38 angeordnet, die von Trinkwasser durchströmt werden. Selbstverständlich können auch nur eine Durchflußeinrichtung 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 Durchflußeinrichtung 36 und 38 geführt, um dann über die schrauben- bzw. wendelförmig ausgebildeten Durchflußeinrichtungen 36 bzw. 38 durch den Behälter 10 nach oben geführt zu werden. Der Leitung 46 kann dann erwärmtes Trinkwasser entnommen werden. Die Durchflußeinrichtungen 36 und 38 verlaufen dabei in säulenförmig ausgebildeten Bereichen 48 bzw. 50 des Heizungswassers. In diesen Bereichen weist das Heizungswasser insbesondere im Bereich der Behälteroberseite 26 Temperaturen auf, die der maximalen Heizungswassertemperatur entsprechen, also in der Größenordnung von 80°C liegen. Hierdurch bedingt, weist das über die Leitung 40 durch die Durchlaufeinrichtungen 36 und 38 strömende Trinkwasser zumindest zu Beginn eines Zapfvorganges eine Temperatur auf, bei der eine Vermehrung von Legionellen 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 Gefahr, daß sich Legionellen vermehren. Ursächlich hierfür ist, daß das Trinkwasser mit hoher Fließgeschwindigkeit die Durchflußeinrichtungen 36 bzw. 38 durchströmt, sich also geringe Verweilzeiten ergeben.

Um eine Konzentration heißen Heizungswassers um die Durchflußeinrichtungen 36 und 38, also in den Heizungswassersäulen 48 und 50 zu gewährleisten, ist jede Durchflußeinrichtung 36, 38 von einer einen hohlzylinderförmigen Körper bildenden Wandung 52 bzw. 54 umgeben, die ihrerseits mit Durchtrittsöffnungen versehen ist, die mit den Bezugszeichen 56 bzw. 58 versehen sind. Durch die schlitzförmigen und einer Schraubenlinie folgenden Durchtrittsöffnungen 56 und 58 kann von der Außenseite der Wandungen 52 und 54 Heizungswasser in die Säulenräume 48 und 50 strömen, um sich anzusammeln und die erforderliche Erwärmung des Trinkwassers sicherzustellen. Um das Strömen in den Heizungswassersäulen 48 und 50 zu unterstützen, sind oberhalb der Öffnungen 56 und 58 Leiteinrichtungen angeordnet, die mit den Bezugszeichen 60 und 62 gekennzeichnet sind. Die Leiteinrichtungen 60 und 62 weisen eine Dachform auf, wobei sich ein insgesamt schraubenförmiger Verlauf ergibt.

Durch diese Ausgestaltung ist gewährleistet, daß sich in den Trinkwasseraustrittsbereichen 64 bzw. 66 im Inneren der von den Wandungen 52 bzw. 54 umgebenden hohlzylinderförmigen Körpern eine Heizungswassertemperatur einstellt, die der Maximaltemperatur des zugeführten Heizungswassers entspricht. Dies wiederum bedeutet, daß in diesem Bereich das angesammelte Trinkwasser eine Temperatur erfährt, bei der Legionellen abgetötet werden.

Die Zuführung des Heizungswassers 16 erfolgt über die Leitung 12, von der im Ausführungsbeispiel Rohrabschnitte in die Innenräume der von den Wandungen 52 und 54 umgebenden Hohlzylindern ragen. Dabei ist eine Art Venturiausbildung gewählt, um die gewünschte Zirkulation zu ermöglichen. Diese wird dadurch verstärkt, daß die Pumpen 22 und 24 dann den Heizwasserkreislauf durch den Behälter 10 erzwingen, wenn über das Durchflußmengenmeßgerät 32 angezeigt ist, daß Trinkwasser entnommen wird, was erforderlich macht, daß das in den säulenartigen Bereichen 48 und 50 befindliche Heizungswasser aufgeheizt wird.

Die Zeichnung verdeutlicht des weiteren, daß sich die schraubenlinig verlaufenden, die Durchflußeinrichtung 36 bzw. 38 bildenden Rohre um Rohre 68, 70 erstrecken. Hierdurch erfolgt eine weitere Konzentration erwärmten Heizwassers unmittelbar im Rohrbereich.

Schließlich besteht die Möglichkeit, in den Trinkwasseraustrittsbereichen 64 bzw. 66 die Heizungswassersäulen 48 bzw. 50 der Durchflußeinrichtungen 36 bzw. 38 gegen den übrigen Behälterinhalt zu isolieren, um im erforderlichen Umfang Wärme speichern zu können.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Warmwasserbereitung durch in einem Behälter (10) erfolgenden Wärmeübergang von Heizungswasser (16) zu erwärmendem Trinkwasser, das innerhalb des Behälters durch zumindest eine Durchflußeinrichtung (36, 38) strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußeinrichtung (36, 38) eine vertikal verlaufende Längsachse aufweist und zur Erzeugung einer Heizungswassersäule (48, 50) hoher Temperaturen von einer Durchtrittsöffnungen (56, 58) aufweisenden Wandung (52, 54) umgeben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußeinrichtung (36, 38) wendelförmig verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Ränder der Durchtrittsöffnungen (56, 58) Leiteinrichtungen (60, 62) zum Führen des Heizungswassers in den von der Wandung (52, 54) umgebenden, die Durchflußeinrichtung (36, 38) umfassenden Bereich aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (56, 58) schlitzförmig ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (56, 58) einem Schraubenlinienverlauf folgen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußeinrichtung (36, 38) aus einem einem schraubenlinien- oder wendelförmigen Verlauf folgenden Rohr besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das die Durchflußeinrichtung (36, 38) bildende Rohr entlang der Umfangsfläche eines Zylinderelementes, wie z. B. eines Rohres (68, 70) verläuft.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (52, 54) einen Hohlzylinderkörper bildet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizungswassersäule (48, 50) der Durchflußeinrichtung (36, 38) im Trinkwasseraustrittsbereich (64, 66) von einer Wärmeisolierung umgeben ist.