DK200200188U3 - Vandvarmesystem til opvarmning af brugsvand i en vandvarmer - Google Patents

Description

DK 2002 00188 U3

VANDVARMESYSTEM TIL OPVARMNING AF BRUGSVAND I EN VANDVARMER

Teknikkens standpunkt

Frembringelsen angår et vandvarmesystem til opvarmning af brugsvand i en vandvarmer med en varmeveksler hvis primærside tilledes varmt vand, og hvis sekundærside tilledes koldere vand.

Varmt brugsvand især i større anlæg er ofte af en dårlig kvalitet, idet der forekommer bakterievækst og slimdannelse på grund af fysiske/bakterielle forhold.

Bakterievæksten kan være sygdomsfremkaldende, og hvor der forekommer legionella, er der risiko for legionærsyge.

Denne sygdom er en luftvejsinfektion, som kan være dødelig, når den forekommer på sygehuse m.m. med immunsvækkede patienter.

De faktorer, som har størst indflydelse på bakterievæksten i vandet, er temperaturen, vandets opholdstid i rørsystemet samt arealet af de indvendige overflader. Bakterievæksten foregår især ved temperaturer mellem 20° og 50° celsius, lange opholdstider og store overflader.

Den traditionelle måde at imødegå risikoen for bakterievæksten er at holde en relativt høj vandtemperatur, eller udtømme alt det i beholderen opvarmede vand og evt. udskylle slamdannelser efter behov. Det er imidlertid et problem, at det opvarmede vand fra beholderen og i ledningsnettet til tappestedet ofte står stille mellem tapningerne og derved mister temperatur med deraf følgende muligheder for bakterievækst.

For at afhjælpe denne ulempe er det fra Japansk patentansøgning 101 959 45 2 DK 2002 00188 U3 kendt at sterilisere det varme vand i en varmeveksler, elvandvarmer, i en beholder hvorfra en begrænset mængde sterilt vand kan aftappes.

Ulempen herved er, at det stillestående vand udenfor tappeperioderne udgør en relativt stor vandmængde svarende til beholderens rumindhold, hvilket vand skal steriliseres, før det kan tappes. Hertil behøves både tid og energi, hvortil kommer risikoen for skoldningsskader.

Endvidere kendes fra EP 621 450 A2 et vandvarmesystem til opvarmning af brugsvand gennem en varmeveksler med varmeforsyning via en bufferbeholder.

Denne bufferbeholder er nødvendig, hvor varmekilden er begrænset såsom ved solvarmeanlæg. For at sikre en passende brugsvandtemperatur fra aftapningens begyndelse ved aftapningsstedet, er der monteret cirkulation for brugsvandet. Dette bevirker, at der i cirkulationsledningen altid vil være en vandtemperatur på omkring 40° celsius, netop den temperatur som er den optimale formeringstemperatur for iegionella-bakterier. Da cirkulationsledningen har en længde mindst svarende til den dobbelte afstand mellem veksleren og tappestedet betyder dette, at en relativ stor vandmængde som konstant holdes opvarmet til omkring 40° celsius vil udgøre en betydelig risiko for smittefare. Det skal i denne forbindelse erindres, at bakterievæksten under disse betingelser mindst fordobles for hver to timer.

Formålet med frembringelsen:

Det er formålet med frembringelsen at afhjælpe disse mangler og ulemper, og dette opnås ifølge frembringelsen ved et vandvarmesystem, hvor vandet på sekundærsiden af vandvarmeren, altså det varme brugsvand, tappes direkte fra varmeveksleren uden at opbiandes med allerede opvarmet vand.

På denne enkle måde reduceres risikoen for bakterier i det tappede varme 3 DK 2002 00188 U3 brugsvand af den simple grund, at opformeringen af legionella-bakterierne i perioderne mellem aftapningerne ikke kan ske, da opvarmningen og aftapningen sker samtidigt, og der derved ikke henstår vand, hvori bakterier kan trives.

Installationen kan derfor gøres så kompakt og ledningsnettet så direkte, at der kan opnås en høj vandhastighed, lav frem- og returtemperatur samt minimal opbevaring af stillestående vand. Ud over lave installationsomkostninger medfører det også et lavt energiforbrug.

Opvarmningen foregår når tapningen igangsættes, og den finder sted helt fremme ved selve aftapningsstedet. Herved opnås størst mulig sikkerhed for, at vandet ikke indeholder de frygtede legionella-bakterier.

Ved, som omhandiet i krav 2, at tilføre fjernvarmevand eller eventuelt varmt brugsvand til varmevekslerens primærside, opnås en enkel installation idet man kan anvende i forvejen eksisterende varmvandsinstallationer, hvorved man kan reducere installationsomkostningerne i betydelig grad.

Ved, som omhandlet i krav 3, at tillede friskt koldt vand til varmevekslerens sekundærside, opnås sikkerhed mod at det ikke opblandes med tidligere opvarmet vand.

Ved, som omhandlet i krav 4, at regulere det til primær- og sekundærsiden tilførte vand ved hjælp af en trykstyret regulator, sikres funktionen af anlægget, da regulatoren vil fungere som en on/off ventil ved opstart og afslutning af tapningen.

Endelig er det hensigtsmæssigt, som omhandlet i krav 5, at styre aftapningen ved hjælp af magnetventiler, idet man herved kan automatisere tapningen og styre dens forløb.

4 DK 2002 00188 U3

Tegningen:

Et eksempel på en udførelsesform for en installation ifølge frembringelsen, vil i det følgende blive nærmere beskrevet under henvisning til tegningen, som viser en vandvarmer set i perspektiv og med et delvist opskåret kabinet.

Beskrivelse af udførelseseksempel:

Det på tegningen viste eksempel på en udførelsesform for en vandvarmer 1 er ifølge frembringelsen opbygget på en bagplade 3, som kan fastgøres på væggen lige over tappestedet således, at det aftappede vand 18 forlader vandvarmeren gennem udløbsledningen 17 direkte og ikke gennem ventiler, udløbstuder og lignende.

Til varmevekslerens 4 primærside tilledes det varme medie 5, som enten kan være fjernvarmevand eller eksisterende varmtvandstilledning gennem en studs 6, rørledning 15 og en magnetventil 12.

Til vekslerens 4 sekundærside tilledes friskt brugsvand 7 gennem en studs 8 og en regulator 9.

Regulatoren 9 er fortrinsvis af den art, som er beskrevet i dansk brugsmodelregistrering nr. 2000 00320.

Aftapningen af det opvarmede brugsvand 18 fra vekslerens 4 sekundærside sker via en temperaturføler 13, som via et kapillarrør 14 er forbundet med regulatoren 9 og med en magnetventil 11 indskudt på udløbsledningen 17.

Det opvarmede og nu afkølede medie afledes fra vekslerens 4 primærside gennem regulatoren 9 til en udløbsledning, som illustreret med pilen 16.

5 DK 2002 00188 U3

En kontakt 19 slutter strømmen til vandvarmeren herunder magnetventilerne 11, 12 og en ikke vist mikroprocessor og diverse kontrollamper 20 på kabinettets 2 forside. Endelig er der en vandtemperaturregulator 10 på regulatoren 9 til fastlæggelse af temperaturen på det varme brugsvand 18.

Regulatoren 9 og ventiler 11, 12 er udført i drikkevandsgodkendte materialer. Veksleren 4 er fortrinsvis loddet af rent kobber eller sølv, og rør og vekslere er fortrinsvis fremstillet af syrefast rustfrit stål AISI 316. Veksleren og rørene kan rengøres og tilføres klor i rimelig høj koncentration uden korrodering og er udført i minimal rørdimension og vekslerstørrelse således, at der ved hver tapning sker en kraftig gennemstrømning og stor udskiftning af vandet i en forudbestemt mængde, temperatur og tid, hvilket igen medfører forringet miljø for dannelse af biofilm, protozoer og dermed opformering af legionella-bakterierne.

Uden for tappeperioden er der ca. 3 dl. stillestående vand i veksleren 4. I modsætning til beholdere og/eller lange rør med større diameter med mange gange større stillestående vandmængder og dermed en potentiel, langt større risiko for legionella problemer. Om nødvendigt kan veksleren 4 udskylles automatisk alene for så vidt angår brugsvandet i x-antal gange/tid/døgn således, at den begrænsede mængde stillestående brugsvand i veksleren udskiftes efter det konkrete behov, som er afhængig af konkrete opformeringsforhold for legionella-bakterierne.

Temperaturen i det stillestående brugsvand skal være lavere end 20°C eller højere end 50°-60°C for at forhindre legionella-bakteriens opformering. Veksleren 4, der som nævnt er loddet med ren kobber eller sølv, afgiver kobber- eller sølvioner i minimalt omfang til det stillestående vand i veksleren 4, hvilket samtidig kan medvirke til at begrænse bakteriens opformeringsmiljø og nedsætte antallet af bakterier.

Til opvarmning af vekslerens primærside anvendes sædvanligvis fjernvarmevand 6 DK 2002 00188 U3 5, men ifølge frembringelsen kan som opvarmningsmedie også anvendes det brugsvand på sekundærsiden, der allerede er opvarmet til 50°C, og som er i det eksisterende varmtvandsledningsnet. Denne opvarmningsmetode kan give brugsvand på 40°-45°C. Herved undgås bl.a. kalkudfældning og skoldning.

At anvende det allerede opvarmede brugsvand som opvarmningsmedie, der ofte indeholder et uønsket antal legionella-bakterier, kan have særdeles praktisk betydning ved renovering og ikke mindst, hvor der er ældre, lange rørinstallationer, idet vandvarmeren 1 blot kan monteres direkte over - og fortsat anvende - den eksisterende ex. håndvask og tilsluttes den eksisterende varmtvandshane, som opvarmnings mediekilde uanset indholdet af legionella-bakterier. Dette simplificerer og billiggør installationen.

Der er ikke behov for et blandingsbatteri eller anden mulighed for opblanding af brugsvandet med "gammelt” eventuelt legionella befængt, opvarmet brugsvand -kun et aftapningsrør.

I vandvarmeren 1 er der kun én tappemulighed for koldt og/eller varmt brugsvand, der kommer direkte fra veksleren 4 til forbrugsstedet. Det er ikke nødvendigt med en vandhane/ventil. Det opvarmede brugsvand skal så hurtigt og direkte som muligt til anvendelsesområdet. Anlægget kan således erstatte hidtidige anvendte armaturer.

På anlægget er monteret en, to eller flere magnetventiler 11, 12. Som udgangspunkt én på sekundærsiden og én på primærsiden, der hver især og uafhængigt styres af en mikroprocessor.

På brugsvandssiden er magnetventilen 11 - også af sikkerhedsmæssige årsager - suppleret med en trykstyret regulator 9.1 de tilfælde, hvor der alene er monteret en magnetventil, og magnetventilen eventuelt svigter ex. på grund af urenheder eller fejlsvigt i øvrigt, vil brugsvandet i sådanne tilfælde uønsket fortsætte 7 DK 2002 00188 U3 med at løbe. Her træder imidlertid den trykstyrede regulator 9 i funktion, idet den trykstyrede regulator altid vil fungere med en on/off funktion ved opstart og afslutning aftapningen.

Der kan også suppleres med en ikke vist magnetventil i de tilfælde, hvor en del af brugsvandet på primærsiden og/eller sekundærsiden f.eks. ønskes tilført kloaksystemet i kortere eller længere tid direkte forinden eller efter endt tapning, jfr. nedenanførte.

Eksempelvis kan anlægget eventuelt indstilles til aktivering med samtidig åbning for/af primær- og sekundærsiden. Her kan dog opstå kort ventetid f.eks., hvis brugsvandet bliver opvarmet til 40°C p.g.a., at varmemediet skal opvarme ledningsnettet og veksleren og/eller indstilles til aktivering først af sekundærsiden i x-antal tid og/eller mængdeenheder og/eller temperaturbestemt således, at der tilføres friskt vand til veksleren, indtil det "gamle” stillestående vand er bortskyllet, inden primærsiden tilsluttes. Sekundærsiden kan med en ekstra magnetventil i stedet for til vasken eventuelt ledes direkte til kloak, indtil primærsiden træder i funktion, og/eller til den ønskede brugsvandstemperatur er opnået og/eller indstilles til aktivering først af primærsiden i x-antal tids- og/eller mængdeenheder og/eller temperaturbestemt således, at det opvarmede brugsvand i veksleren har den ønskede temperatur, inden der åbnes til tappestedet eller opstart af primær-og sekundærsiden samtidig og således, at sekundærsiden først føres direkte til kloak, indtil den ønskede brugsvandstemperatur er opnået og derefter direkte ex. til vasken.

Herved opnås dels, at sekundærsiden bliver gennemspulet med/til rent, koldt brugsvand, og dels at brugsvandstemperaturen har den ønskede temperatur, når tappestedet træder i funktion og/eller indstilles til aktivering alene på sekundærsiden med forudbestemt tidsinterval i x-antal tidsenheder eller mængde pr. gang uanset, om vandvarmeren 1 har været person påvirket til anvendelse eller ej på kort eller lang sigt, eller på tilsvarende måde automatisk aktiveret x-antal tids- 8 DK 2002 00188 U3 enheder efter seneste tapning således, at sekundærsiden altid indeholder brugsvand af en optimal kvalitet, uanset om anlægget er personaktiveret eller ej på kort eller lang sigt og/eller indstilles til aktivering således, at ved afslutning af den ønskede tapning stopper primærsiden straks, medens sekundærsiden fortsætter gennemstrømningen i veksleren i x-antal tids- og/eller mængdeenheder og/eller temperaturbestemt evt. til kloak for herigennem omgående at nedkøle veksleren 4 og dermed også det "stillestående” vand i veksleren 4 til den ønskede temperatur under 20°C ex. for at undgå legionella-bakterien i at opformere sig.

Processen kan også gøres modsat således, at primærsiden efter endt tapning er aktiveret alene i x-antal tidsenheder/mængder og/eller temperaturbestemt, hvorved temperaturen på brugsvandet, det "stillestående” vand i veksleren 3 dl. hæves til den ønskede temperatur ex. 60-70°C for herigennem at tilintetgøre eventuelle legionella- eller andre bakterier. Dette medfører imidlertid et vandspild og kan forårsage skoldning og/eller tilkalkning af veksleren. Sidstanførte er dog et mindre problem, da den kan udsyres som en kaffemaskine og/eller indstilles til aktivering således, at temperaturområdet i veksleren både på primær- og sekundærsiden uanset aktivering af tappestedet altid er ex. min. 50°C og eventuelt under 50°C efter påbegyndt tapning på grund af f.eks. skoldningsrisiko ved at legionella-bakteriens opformeringsevne begrænses eller udelukkes også i vandvarmerens stilstandsperiode.

Alt efter den anvendte sammensætning af komponenter, herunder mikroprocessoren er de alternative kombinations- og sikkerhedsmuligheder mangfoldige og/eller indstilles til aktivering således, at brugsvandet i ex. en bufferbeholder med optimal temperatur og/eller tidshorisont til evt. at dræbe bakterier og lignende, der er placeret umiddelbart forinden vandvarmeren 1, for så efterfølgende at nedkøle brugsvandet fra bufferbeholderen vis veksleren 4 - der i stedet for som hidtil på primærsiden at modtage ex. fjernvarmevand 5 - i stedet for i dette tilfælde tilføres koldt/nedkølet vand, der kan recirkuleres og dermed bringe det først optimalt opvarmede og opbevarede beholderbrugsvand ned på 9 DK 2002 00188 U3 den ønskede tappetemperatur.

Temperaturen på brugsvandet styres generelt af en termostat 10, der kan være forbundet med en trykstyret brugsvandsdel for at opnå en optimal løsning både sikkerheds- og temperaturmæssigt. Termostaten 10 kan reguleres umiddelbart til den ønskede cirkatemperatur.

10 DK 2002 00188 U3

KRAV

5 1. Vandvarmesystem til opvarmning af brugsvand i en vandvarmer (1) med en varmeveksler (4) hvis primærside tilledes varmt vand (5), og hvis sekundærside tilledes koldere vand (7), som er ny ved, at vandet (18) på sekundærsiden tappes direkte fra varmeveksleren (4) uden at opblandes med allerede opvarmet vand.

10 2. Vandvarmesystem ifølge krav 1, som er ny ved, at det varme vand (5) på primærsiden udgøres af fjernvarmevand eller varmt brugsvand.

3. Vandvarmesystem ifølge krav 1, som er ny ved, at vandet (7), som tilledes på sekundærsiden, udgøres af friskt brugsvand.

15 4. Vandvarmesystem ifølge krav 1-3, som er ny ved, at det tilledte vand (5, 7) til primær- og sekundærsiden reguleres ved hjælp af en trykstyret regulator (9).

5. Vandvarmesystem ifølge krav 1-4, som er ny ved, at aftapningen af det opvarmede brugsvand (18) styres af en magnetventil (11, 12) på henholdsvis sekundærsiden og primærsiden.

20 DK 2002 00188 U3