DE4406150A1 - Verfahren zum Energie- und Wassersparen bei der Warmwasserversorgung - Google Patents

Description

Zum Stand der Technik

Warmwasser verliert bei längerem Stehen in den Rohrleitungen trotz guter Isolierung seine Wärme. Deshalb werden für eine verbrauchs­ nahe Versorgung mit warmem Wasser an den vom Warm-Wasser-Speicher weit entfernten Zapfstellen sehr häufig Zirkulationsleitungen eingesetzt.

Durch diese Einrichtungen können, ganz abgesehen von den relativ hohen Anschaffungs- und Installationskosten, Wärmeverluste auftre­ ten, die größer sind, als die zur Wassererwärmung im allgemeinen benötigte Energiemenge.

Bei Ein- und Mehrfamilienhäusern muß durch den erheblich höheren Energieverbrauch erfahrungsgemäß, beim Einsatz von Nachtstrom­ geräten, die Speicherkapazität der Warmwasserspeicher, auch wenn die Zirkulation eingeschränkt betrieben wird, um mindestens 50% erhöht werden.

Der Energieverlust der Zirkulationsleitung wird in der VDI-Richt­ linie 2067 Blatt 4 mit 50-60 KWh pro Meter Rohrleitung im Jahr angegeben.

Werden die bei einem normalen Einfamilienhaus üblichen 10 Meter Leitungslänge pro Zapfstelle zugrundegelegt, ergibt das aus der bei der Zirkulation erforderlichen doppelten Leitungslänge einen Wärmeenergieverlust von 1000 bis 1200 KWh im Jahr pro Zapfstelle. Wenn dann noch alle Warmwasser-Entnahmestellen z. B. Dusche, zwei Waschbecken im Bad, Küche, Hauswirtschaftsraum und Gästetoilette mit einer Zirkulation versehen werden sollen, kommen im Laufe der Zeit beträchtliche Verlustmengen zusammen.

Neuerdings werden Waschmaschinen und Geschirrspüler angeboten, die ebenfalls mit einem Warmwasseranschluß versehen sind und nur dann sinnvoll eingesetzt werden können, wenn sofort warmes Wasser zur Verfügung steht.

Zu diesen Verlusten kommen noch die Stromkosten einer 50 Watt Zirkulationspumpe mit 400 KWh im Jahr dazu.

Verluste ohne Zirkulationsleitung

Zur Einsparung dieser enormen Verluste wird in vielen Fällen auf die Installation einer Warmwasser-Zirkulation verzichtet. Ganz abgesehen davon, daß es eine relativ lange Zeit dauert, bis das warme Wasser kommt, verursachen die langen Leitungswege zu den Zapfstellen einen erhöhten Wasserverbrauch.

Denn bevor warmes Wasser an der Zapfstelle ankommt, fließt das kalte Wasser, welches in der Leitung stand, ungenutzt in den Abfluß.

Bei den üblichen Leitungsquerschnitten beträgt die Wassermenge in den Warmwasserleitungen ca. 2 Liter, so daß man, bedingt durch Abkühlungsprozesse mit dem Leitungsmaterial, mit Verlusten von mindestens 6 Liter (2200 Liter im Jahr) pro Entnahme ausgehen kann, die aus diesem Grunde beim Einstellen der benötigten Heißwassermenge verloren geht.

Da auf diese Weise bei den Nutzungsgewohnheiten in der BRD pro Person im Durchschnitt 15 Liter Trinkwasser verlorengehen, ergibt das bei 80 Millionen Bundesbürgern ein täglicher Verlust von 1200 Millionen Liter Wasser.

Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, das es einerseits ermöglicht die Wärmeverluste zu reduzieren, die bei den Warmwasserversorgungseinrichtungen in den Warmwasserleitungen durch Transmission verlorengehen, und andererseits die enormen Trinkwassermengen einsparen, die durch das Einstellen der Gebrauchstemperatur an den Warmwasser­ entnahmestellen ungenutzt in den Abfluß gelangen.

Die Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der Patent­ ansprüche 1 und 2 nach der Erfindung durch das anstehende Ausführungsbeispiel und anhand der Zeichnung I mit dem dazugehörigen PAP-Plan näher erläutert.

Ausführungsbeispiel

Beim Fluten der Wasserleitung (9) mit Hilfe der Druckerhöhungs­ pumpe (18) baut sich in dem Druckspeichergefäß (2) über einer flexiblen Membran (3) ein Luftdruck auf. Die Wassermenge (4) steht dadurch nach dem Schließen der Warmwasserarmatur unter einem elastischen Druck, der dem statischen Wasserleitungsdruck entspricht.

Das Fußventil (5) verschließt zunächst durch sein Eigengewicht und mit der Zuhaltekraft, die aus der komprimierten Luft im Druckspeichergefäß (2) resultiert, die Wasserleitung (9).

Wird das Ventil der Warmwasserarmatur (1) zur Wasserentnahme geöffnet, entspannt sich die Luft im Druckspeichergefäß (2), wodurch der Druck in der Wassermenge (4) über die Warmwasserarmatur entweicht.

Der veränderte Druck wird nun vom Drucksensor (10) registriert und steuert über die Leitungen (11) das Schaltmodul (19).

Der anschließende Schaltprozeß öffnet das entsprechende Ventil (12) Block V1-V6 sowie das Ventil (15) und schaltet die Pumpe (18) in Förderrichtung.

Das Wasser flutet nun mit einem relativ hohen Förderdruck die Leitung (9), wobei die oberhalb der Wassersäule bewegte Luft mit den dazugehörigen Luftgeräuschen über das automatische Entlüftungsventil (7) und der Leitung (8) in den, der Wasserentnahmestelle zugeordneten Abfluß geleitet wird.

Nach dem Füllprozeß wird der Fließdruck vom Drucksensor (10) erfaßt, der die Pumpe ausschaltet. Das System arbeitet nun mit dem normalen Leitungsdruck über den Bypass (14) weiter. Das Rückschlagventil (14) hat die Aufgabe, beim Fluten des Systems einen Rückfluß über den Bypass zu verhindern.

Da Fließgeschwindigkeiten von 5 m/sek angestrebt werden, wird erreicht, daß beim Zugrundelegen von 10 m Leitungslänge in 2 sek. das Warmwasser an der Zapfstelle zur Verfügung steht.

Die hohe Fließgeschwindigkeit bewirkt weiterhin, daß der Wärmeab­ fluß in das Leitungsmaterial auf eine relativ große Wassermenge verteilt wird, wodurch der daraus resultierende Temperaturabfall unbedeutend ist.

Um Geräuschbildung, insbesondere Schlaggeräusche, zu vermeiden, die durch zu plötzliches Abbremsen der mit großer Geschwindigkeit bewegten Wassersäule, beim zu raschen Schließen des Auslaufventils erzeugt werden, aber auch Strömungsgeräusche, die in konventionel­ len Leitungen durch Wirbelbildung entstehen, wird mit Hilfe eines Injektors (17) Luft dem Wasser zugegeben, wodurch die Wassersäule elastisch wird. Plötzliche Druckspitzen werden so abgepuffert und Leitungsgeräusche reduziert.

Beim Schließen der Armatur (1) komprimiert der Leitungsdruck erneut die Luft im Druckspeichergefäß (2) und das Fußventil (5) verschließt die Förderleitung (9).

Die nun wieder unter dem statischen Leitungsdruck, der wesentlich höher ist als der Fließdruck, stehende Wassermenge (4) wird vom Drucksensor (10) registriert, der das entsprechende Ventil (12) Block V1-V6 schließt und das Zeitrelais (20) aktiviert.

Das Zeitrelais hat die Aufgabe erst nach einer definierten Zeit d. h. wenn die Leitungswassertemperatur nicht mehr ausreichend ist, den Entleerungsvorgang zu aktivieren.

Priorität hat allerdings der Flutungsvorgang, wenn gleichzeitig eine weitere Zapfstelle benutzt wird.

Nach Ablauf der vorgegebenen Zeit wird das Ventil (12) Block V1-V6 geöffnet, das automatische Ventil (7) schaltet in die Belüftungsposition, das Ventil (15) wird geschlossen und die doppelwirkende Pumpe (18) transportiert den Leitungsinhalt in den Speicher (21).

Der Durchflußsensor (16) registriert, wenn kein Wasser mehr in der Leitung enthalten ist und schaltet die Pumpe (18) aus. Gleichzeitig wird auch das Ventil (12) Block V1-V6 wieder geschlossen.

Der Steuerblock (Fig. II) bildet eine Einheit und ermöglicht es, jede handelsübliche Wasserarmatur ohne Veränderung einzusetzen.

Bei der einmaligen Installation der Pumpe mit der dazugehörigen elektronischen Steuereinrichtung (Fig. I) können alle Warm-Wasser- Entnahmestellen im Haus entsprechend ausgestattet werden.

Claims (11)

1. Verfahren zur Reduzierung von Wärme- und Wasserverlusten in Warmwasserleitungen, insbesondere bei Warmwasserversorgungsein­ richtungen, dadurch gekennzeichnet, daß beim Öffnen der Zapfstelle selbsttätig die leere Wasserleitung gefüllt wird, bzw. selbsttätig, gegebenenfalls nach Zeitverzug, die Wasserleitung geleert wird, wenn die Zapfstelle geschlossen wird.

2. Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe vorgesehen ist, die beim Öffnen der Zapfstelle die leere Leitung flutet bzw. bei nicht ausreichendem Wasserdruck des Versorgungsnetzes die Flutung unterstützt.

3. Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe vorgesehen ist, die beim Schließen der Zapfstelle den Leitungsinhalt in den Warmwasserspeicher zurückdrückt.

4. Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die das Öffnen und Schließen der Wasserentnahmearmatur registriert und einen entsprechenden Steuerungsprozeß aktiviert.

5. Einrichtung um Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Drucksensor (10) ist, der über eine Steuerleitung (11) mit einer Steuereinheit (19) verbunden ist.

6. Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Pumpe ist, die einen statischen oder modulierten Luftdruck (Steuerdruck) in der leeren Wasserleitung aufbaut, der beim Öffnen der Wasserentnahmearmatur entweicht.

7. Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß der sich verändernde Steuerdruck den entsprechenden Steuerungsprozeß aktiviert.

8. Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerungsprozeß ein Zeitrelais vorgeschaltet ist.

9. Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerungsprozeß ein Temperatursensor vorgeschaltet ist.

10. Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung der Strömungsgeräusche dem Wasser Luft zugemischt wird.

11. Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung der Strömungsgeräusche ein Puffergefäß in die Wasserleitung geschaltet ist, um die Wassersäule elastisch zu machen.