DE4406150A1 - Verfahren zum Energie- und Wassersparen bei der Warmwasserversorgung - Google Patents
Verfahren zum Energie- und Wassersparen bei der WarmwasserversorgungInfo
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Description
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.
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.
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
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DE4406150A DE4406150A1 (de) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | Verfahren zum Energie- und Wassersparen bei der Warmwasserversorgung |
Publications (1)
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