EP4269882A1 - Warmwasserversorgungssystem mit wärmerückgewinnung - Google Patents

Warmwasserversorgungssystem mit wärmerückgewinnung Download PDF

Info

Publication number
EP4269882A1
EP4269882A1 EP23169718.6A EP23169718A EP4269882A1 EP 4269882 A1 EP4269882 A1 EP 4269882A1 EP 23169718 A EP23169718 A EP 23169718A EP 4269882 A1 EP4269882 A1 EP 4269882A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hot water
heat transfer
transfer medium
supply system
water supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23169718.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robin DIEKMANN
Michael Göbel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gebr Kemper GmbH and Co KG
Original Assignee
Gebr Kemper GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gebr Kemper GmbH and Co KG filed Critical Gebr Kemper GmbH and Co KG
Publication of EP4269882A1 publication Critical patent/EP4269882A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/0005—Domestic hot-water supply systems using recuperation of waste heat
    • F24D17/001—Domestic hot-water supply systems using recuperation of waste heat with accumulation of heated water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D12/00—Other central heating systems
    • F24D12/02—Other central heating systems having more than one heat source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/0078—Recirculation systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03C—DOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
    • E03C1/00—Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
    • E03C2001/005—Installations allowing recovery of heat from waste water for warming up fresh water

Definitions

  • the present invention relates to a hot water supply system with heat recovery.
  • Heat recovery absorbs waste heat from an upstream process in order to feed it back into the system at another point, thereby saving energy costs.
  • the medium to which the waste heat from the upstream process is released should be as cold as possible. This achieves maximum cooling of the medium that gives off the waste heat, which in turn can absorb larger amounts of energy through the upstream process.
  • upstream processes include: cold storage; industrial processes; general processes that generate wastewater; cooling of server rooms; Freezer cooler from industrial use.
  • preheating stages must be heated to >60°C at least daily from a volume of >400 l; Preheating stages must be structurally designed in such a way that it is possible to heat them to >60°C daily; Preheating stages create an additional pressure loss in the drinking water pipe; After the preheating stage, the hot water is in a critical temperature range of around 40 °C and is therefore hygienically questionable; During periods of non-use, certain dead pipes with stagnant water arise.
  • An object of the present invention is to provide a hot water supply system that meets the normative conditions and at least partially reduces or eliminates the risks mentioned.
  • the present invention provides a hot water supply system with the features of claim 1.
  • the hot water supply system has a connection to a fresh water supply for introducing cold drinking water into the hot water supply system.
  • This connection is usually a connection to the public water supply network, although a connection to the public water supply network in the sense of the present invention is in particular an area of a drinking and service water system of a building that communicates directly with the building water meter, however does not yet have a branch that leads to one or more supply lines.
  • the connection regularly corresponds to a point of transfer of drinking water in accordance with Section 3 Paragraph 3 of the Drinking Water Ordinance.
  • the hot water supply network is usually a drinking water installation according to this standard.
  • the hot water supply system according to the present invention is therefore designed in particular as a drinking and service water system for providing warm drinking and service water or at least includes such a drinking and service water system.
  • the hot water supply system has a first heat exchanger for transferring heat from a primary heat transfer medium to the cold drinking water.
  • the drinking water and the primary heat transfer medium are fluidly separated from each other.
  • the first heat exchanger has, for example, a heat-permeable and fluid-impermeable partition wall. This separation prevents contamination of the drinking water by the primary heat transfer medium.
  • the first heat exchanger can in particular be designed as a plate heat exchanger.
  • the heated drinking water is led through a supply line of the hot water supply system to at least one consumer which is connected to the supply line.
  • the consumers can be connected to the supply line in a variety of ways. For example, several consumers can be connected to the supply line via a flow divider. The connection can just as easily be implemented via a T-piece installation or a ring installation.
  • the supply line can be designed in sections as a riser line and/or as a floor line.
  • a consumer in the sense of the present invention can in particular be any hot water tapping point in a building, for example a shower or a washbasin.
  • the supply line can be assigned a circulation line for returning drinking water cooling down in the supply line to the first heat exchanger, the circulation line communicating with a circulation pump to generate a preferably constant circulation volume flow.
  • the circulation line generally has a nominal diameter that is at least one step smaller than the supply line.
  • a heat transfer medium pump is provided to transfer flow energy to the primary heat transfer medium.
  • the primary heat transfer medium is passed through the first heat exchanger through the heat transfer medium pump and corresponding lines.
  • the hot water supply system has a second heat exchanger for heat recovery. This is intended for the heat transfer of heat from a secondary heat transfer medium to the primary heat transfer medium, which is cooled by heat transfer to the drinking water.
  • the second heat exchanger can be a plate heat exchanger or a heat pump.
  • the heat from the HRV is therefore first transferred to the primary heat transfer medium and not directly to the drinking water.
  • the heat from the HRV is returned to the system at a point that makes it easier to reduce or eliminate the risk of the drinking water stagnating at a hygienically questionable temperature of, for example, around 40°C.
  • the primary heat transfer medium preheated by the WRG can be further heated to at least 60 ° C before it is fed to the first heat exchanger to heat the cold drinking water.
  • This means that the cold drinking water can be heated to a specific target temperature without a preheating stage.
  • This target temperature is preferably adjustable. It is particularly preferably in a range from 50°C to 60°C.
  • the primary heat transfer medium consists largely or completely of water.
  • the primary heat transfer medium can, for example, be the heating water of a building's heating circuit. More preferably, the hot water supply system has a central heating system with which the primary heat transfer medium can be heated to a temperature that is preferably at least 60 ° C or greater than 60 ° C.
  • the central heating system is preferably a heating system that uses primary energy.
  • the secondary heat transfer medium is a fluid containing waste heat and / or wastewater or gray water, the temperature of the secondary heat transfer medium preferably being at least 35 ° C. More preferably, the temperature of the secondary heat transfer medium is less than 60 ° C.
  • the waste heat can be waste heat from a cooling process and/or from an industrial process and/or from exhaust air.
  • the secondary heat transfer medium can contain energy from the environment, i.e. the heat present in the ground or in the outside air. Particularly when using a heat pump, it does not necessarily have to be heat recovery in the traditional sense. For the purposes of the present application, a transfer of heat from the environment should preferably also be subsumed under “heat recovery”.
  • the hot water supply system comprises at least one buffer storage for the primary heat transfer medium.
  • the buffer storage is usually dimensioned and designed in such a way that thermal stratification of the primary heat transfer medium occurs automatically within the buffer storage.
  • the primary heat transfer medium from the upper area of the buffer storage is used to heat the drinking water.
  • the primary heat transfer medium from the middle and/or lower area of the buffer storage is usually heated to a temperature of at least 60 ° C by a central heating system or an electric heating element of the hot water supply system, whereby it rises to the upper, warmer area in the buffer storage.
  • the hot water supply system comprises at least one main buffer storage connected to the first heat exchanger, which communicates with a central heating system of the hot water supply system in order to keep a part of the primary heat transfer medium at a temperature of at least 60 ° C or higher, at least a secondary buffer storage connected to the second heat exchanger, which holds another part of the primary heat transfer medium for heat recovery, a connecting line between the main buffer storage and the secondary buffer storage for transferring primary heat transfer medium heated by the heat recovery from the secondary buffer storage into the Main buffer storage, and a first return line connecting the first heat exchanger to the secondary buffer storage for returning primary heat transfer medium cooled by heat release to the drinking water from the main buffer storage into the secondary buffer storage.
  • the primary heat transfer medium passes through different stations, whereby it usually heats up from a lowest temperature level in the second heat exchanger and cools down from a highest temperature level in the first heat exchanger. Between these two stations, the primary heat transfer medium is temporarily stored in the buffer storage on the way from the second heat exchanger to the first heat exchanger, the primary heat transfer medium temporarily stored in the main buffer storage being at least partially heated by the heating system to a target temperature for heating the drinking water.
  • the hot water supply system comprises a switching valve provided between the first heat exchanger and the buffer stores for switching between an inlet to the first heat exchanger from the secondary buffer store and an inlet to the first heat exchanger from the main buffer store.
  • the cold drinking water heated to a preheated temperature level by the recovered heat from the heat exchanger when the inlet to the first heat exchanger from the secondary buffer storage is activated.
  • the temperature level of the heat exchanger and therefore also the temperature level of the secondary buffer storage is lower than the target temperature mentioned above between 50°C and 60°C, so that the drinking water temperature is at the preheated temperature level below this range.
  • the temperature of the preheated temperature level is 35°C, 40°C or 45°C, each ⁇ 2.5°C. Due to the lower temperature level of the preheated temperature level, the return temperature of the primary heat transfer medium is also lower, so that on the one hand the efficiency of the heat exchanger increases. On the other hand, the lower temperature level of the WRG is also accompanied by the normative condition mentioned at the beginning that preheating stages with a volume >400 I must be heated to >60°C at least daily. In order to meet this condition, the switching valve can be switched at least once a day in order to activate the inlet to the first heat exchanger from the main buffer storage.
  • the hot water supply system comprises a third heat exchanger for heating the drinking water, which is connected to the supply line in parallel or in series with the first heat exchanger.
  • the third heat exchanger can be a plate heat exchanger.
  • the thermal energy for heating the drinking water through the third heat exchanger is also provided by the primary heat transfer medium and preferably from the main buffer storage. This opens up the possibility of heating the drinking water in a cascade manner, with the cascade being triggered when the consumer draws hot water.
  • cold drinking water flows into the system via the connection to the fresh water supply and is heated in a first stage of the cascade by the first heat exchanger to a temperature that is, for example, in a range of 50-60 ° C.
  • the drinking water heated by the first heat exchanger is then reheated by the third heat exchanger in a second stage of the cascade to a temperature of, for example, at least 60 ° C and then fed to the consumer.
  • the drinking water heated by the first heat exchanger is combined in the second stage of the cascade with the drinking water heated by the third heat exchanger and then fed to the consumer.
  • the flow lines between the buffer storage and the first and third heat exchangers are preferably no longer than 10 m, 15 m, 20 m or 25 m.
  • the hot water supply system comprises a circulation line and a circulation pump assigned to the circulation line for returning anything cooling down in the supply line Drinking water to the third heat exchanger.
  • Heat losses from the warm drinking water in the pipes can be compensated for by the third heat exchanger. This means that even if water is not drawn, warm drinking water at the desired temperature, usually 60°C, can always be available.
  • the circulation flow is usually continuous, so that stagnation of drinking water is reliably avoided.
  • a circulation line usually has a smaller diameter than the upstream supply line leading to the consumer.
  • the third heat exchanger usually operates at a higher temperature level than the first heat exchanger, since the inlet of the third heat exchanger is fed either - in the case of a series connection - the drinking water heated by the first heat exchanger or - in the case of a parallel connection - the warm drinking water returned through the circulation line , whereas the fresh cold drinking water of the fresh water supply system is supplied to the inlet of the first heat exchanger.
  • the hot water supply system comprises a second return line for the primary heat transfer medium connecting the third heat exchanger to the main buffer storage. Since the third heat exchanger usually operates at a higher temperature level, the return temperature of the primary heat transfer medium coming from the third heat exchanger is only slightly lower, so that it is not suitable for heat recovery and can be returned directly to the main buffer storage.
  • the hot water supply system comprises a flushing device assigned to the circulation line or the supply line with a flushing valve for draining drinking water from the hot water supply system.
  • a flushing device assigned to the circulation line or the supply line with a flushing valve for draining drinking water from the hot water supply system.
  • the flushed out stale water is replaced by fresh, cold drinking water and heated by the first and/or third heat exchanger.
  • the flushing valve is downstream of the first and/or the third heat exchanger in the direction of flow.
  • the flushing device can include several flushing valves.
  • the hot water supply system comprises at least one water temperature sensor, which is assigned to a drinking water outlet of the first heat exchanger, and a control unit for regulating the water temperature of the drinking water heated by the first heat exchanger by controlling the heat transfer medium pump.
  • control unit is set up in such a way that it controls the heat transfer medium pump in such a way that the The temperature measured by the water temperature sensor corresponds to a setpoint, the setpoint being adjustable.
  • the control unit is set up in such a way that the setpoint corresponds to a reduced hot water temperature value and is raised to a temperature value of at least 60 ° C or greater than 60 ° C at least once per day for a predetermined time or for a predetermined flow rate becomes.
  • a reduced water temperature value is understood to mean in particular a value that is at least 1°C, preferably at least 3°C, 5°C, 10°C or 15°C smaller than 60°C. How often or at what intervals the increase takes place and for how long is preferably variable or adjustable.
  • the duration of the increase can in particular be dependent on consumption or the amount of water flushed out, i.e. it can only be ended, for example, when a certain minimum amount of hot water has been consumed by the consumer or flushed through the flushing device after the increase.
  • the hot water supply system includes a flow meter to determine a flow rate.
  • lowering the temperature level of the first stage of the cascade By lowering the temperature level of the first stage of the cascade, a lower return temperature of the primary heat transfer medium supplied to the secondary buffer storage can be achieved and thus the efficiency of the heat recovery can be increased.
  • the lowering of the temperature level of the first stage of the cascade is preferably achieved with the previously described series connection of the first and third heat exchangers, so that the drinking water in the second stage of the cascade goes from the lowered temperature level to the desired temperature for warm drinking water, usually 60 ° C is heated before it is delivered to the consumer.
  • the control unit controls the switching valve in such a way that the inlet to the first heat exchanger from the main buffer storage is released for the predetermined time or until a predetermined flow rate is reached at an increased temperature and before and after that the inlet is closed the first heat exchanger from the secondary buffer storage is released.
  • the heat for the reduced water temperature is provided from the secondary buffer storage and the heat for the temperature value of at least 60 ° C or greater than 60 ° C is provided from the main buffer storage.
  • the heat for both the reduced water temperature and for the temperature value of at least 60°C or greater than 60°C can be provided from the main buffer storage by providing the heat for the temperature value of at least 60°C or greater than 60°C for example from an upper thermal layer and for the lowered water temperature from one underlying thermal layer is provided and / or the primary heat transfer medium cools down for a shorter time on the cold drinking water.
  • the hot water supply system comprises a flushing device control module for initiating a drinking water change by controlling the flushing valve of the flushing device.
  • a flushing device control module for initiating a drinking water change by controlling the flushing valve of the flushing device.
  • the criteria and/or the interval time and/or the times at which a drinking water change is initiated can preferably be programmed into the flushing device control module.
  • the flushing device control module can be part of the control unit or a higher-level controller, in particular a functional software component of the control unit or the higher-level controller, or can be designed as an independent component, which is preferably designed to be adapted for communication with the control unit or the higher-level controller .
  • an independent component it can be provided in a common housing with the control unit or the higher-level controller or separately at another point in the system.
  • a time-controlled flushing mode can be programmed into the flushing device control module, in which the flushing valve is opened at specific times and/or time intervals for a change in drinking water.
  • the flushing device control module can have a timer that is set to 72 hours, for example.
  • a warm rinse mode may be programmed into the rinser control module. For example, a drinking water change can be initiated as soon as the setpoint is increased from the reduced temperature value. This allows the water still in the pipes to be drained from the system at a reduced temperature.
  • a stop criterion for the drinking water change in warm flush mode can be generated from the water temperature measured by the temperature sensor. This means that the drinking water change can be completed, for example, when the water temperature measured by the temperature sensor reaches a certain higher target temperature from a lower value.
  • a heat exchanger flushing mode can be programmed into the flushing device control module, in which a drinking water change is triggered while the changeover valve is set so that the inlet to the first heat exchanger from the secondary buffer storage is activated.
  • flushing device control module can be programmed into several flushing modes.
  • the flushing modes can be implemented interactively with each other. For example, a water change of another mode may cause the timer for the timed mode to reset.
  • the control unit is set up in such a way that the heat transfer medium pump is put out of operation during a cold flushing mode of the flushing device control module.
  • the flushing device preferably comprises at least one flushing valve located upstream of the third heat exchanger in the flow direction.
  • the cold flush mode can be triggered when the consumer stops drawing hot water.
  • the flush valve is opened to exchange the drinking water between the first and third heat exchangers and in the first heat exchanger with fresh cold drinking water. This can prevent the drinking water in the area of the first heat exchanger from developing into a hygienically questionable temperature range after water has been withdrawn by the consumer.
  • the position of the flushing valve and the specified flow direction ensure that the temperature level of the third heat exchanger, i.e. the second stage of the cascade, remains essentially unaffected.
  • a backflow preventer can be provided which prevents warm drinking water from flowing back from the second stage of the cascade to the flushing valve.
  • the cold rinse mode can also be triggered without consumption.
  • the control unit can control the heat medium pump to reach the setpoint of, for example, 60 ° C and then trigger the cold flushing mode. This means that the first heat exchanger can be heated to the setpoint temperature at regular intervals, even without the consumer drawing drinking water.
  • the setpoint is set variably and is dependent in particular on a flow temperature of the first heat transfer medium from the secondary buffer storage and/or domestic hot water consumption.
  • the setpoint can be set to be a certain temperature difference ⁇ T smaller than the flow temperature of the first heat transfer medium supplied from the secondary buffer storage.
  • the temperature difference ⁇ T can be, for example, 5°C or 10°C.
  • the temperature difference can be adjustable depending on average domestic hot water consumption.
  • the temperature difference can be greater with a higher domestic hot water consumption (e.g. 100 l/min) than with a lower domestic hot water consumption (e.g. 20 l/min).
  • the setpoint is preferably limited to a maximum of 60°C.
  • the first setpoint is set variably and is dependent in particular on a return temperature of the first heat transfer medium to the secondary buffer storage and/or domestic hot water consumption.
  • the temperature difference ⁇ T is then usually set so that a maximum cold return temperature is achieved for the primary heat transfer medium.
  • the hot water supply system comprises a disinfection operating mode implemented in the control unit, in which the drinking water is heated to a setpoint of over 60 ° C and drained from the hot water supply system by activating the flushing valve.
  • the setpoint is raised to 60°C or higher and the changeover valve, if present, is set for a predetermined time or until a predetermined flow rate is reached at an increased temperature so that the inflow to the first heat exchanger from the main buffer storage is released. You can then switch from the disinfection operating mode back to the previous normal operating mode.
  • the changeover valve can be set again so that the inlet to the first heat exchanger from the secondary buffer storage is released, and the first target temperature can be reduced again.
  • the disinfection operating mode can be automatically interrupted by the consumer's consumption of domestic hot water and then continued or canceled and postponed.
  • the disinfection operating mode is particularly preferably followed by one of the rinsing modes.
  • the hot water supply system comprises a data logger for logging the duration, start, stop, date and/or time of a drinking water change by the flushing device and/or the duration, start, stop, date and/or time of an activation of the Disinfection operating mode and/or a flushing volume drained from the hot water supply system during a water change and/or the water temperature measured by a temperature sensor.
  • the data logger is usually connected in terms of data to the control unit and the flushing device control module and/or a higher-level controller.
  • FIG. 1 schematically represents a hot water supply system.
  • the individual components of this hot water supply system can be provided in a building.
  • the hot water supply system includes a connection 2 to a fresh water supply for admitting cold drinking water.
  • Connection 2 is the point of transfer of drinking water from a water supply system in accordance with the Drinking Water Ordinance.
  • the connection 2 to the fresh water supply is connected via a first line 4 to four first heat exchangers 6 and feeds them with fresh, cold drinking water.
  • the first heat exchangers 6 transfer heat from a primary heat transfer medium P to the cold drinking water.
  • the first heat exchangers 6 can be designed, for example, as plate heat exchangers.
  • the cold drinking water is heated from, for example, 10 ° C to a first temperature level, which can be, for example, in the range of 40 ° C to 60 ° C.
  • the heated drinking water leaves the first heat exchanger 6 via a second line 10 which is connected to the outlets 8 of the first heat exchanger 6 and which opens into a circulation line 12.
  • the circulation line 12 is connected to four third heat exchangers 14 and communicates with a circulation pump 16, which conveys the heated drinking water in the direction of the third heat exchangers 14. There, further heat is added to the heated drinking water so that it is heated to a second temperature level of preferably at least 60 ° C.
  • the first heat exchangers 6 and the third heat exchangers 14 are therefore connected in series to the supply line 20. Heat from the primary heat transfer medium is also transferred to the drinking water in the third heat exchanger 14. However, the drinking water is already at the warmer first temperature level before it is heated by the third heat exchanger 14.
  • a supply line 20 is connected to the outlets 18 of the third heat exchanger 14.
  • the supply line 20 leads to a consumer 22, which is connected to the supply line 20 in order to supply it with warm drinking water.
  • the supply line 20, together with the circulation line 12 forms a circuit in which the warm drinking water circulates when not being used by the consumer.
  • heat losses from the warm drinking water in the pipes can be compensated for. Due to heat losses in the pipes, the warm drinking water can cool down from 60°C to 55°C, for example.
  • a flushing device 24 with a flushing valve 26 is connected to the supply line 20. This means that a drinking water change can be carried out during a longer phase of non-use, with the stale water being drained from the pipes via the flushing valve 26 and replaced with fresh, cold drinking water from connection 2.
  • the flushing valve 26 is assigned a free outlet 28, which drains into a wastewater pipe.
  • the first heat exchangers 6 are connected by a first flow line 30 to two main buffer stores 32A, 32B, which are filled with the primary heat transfer medium P.
  • a second flow line 34 branches off, which connects the third heat exchanger 14 to the two main buffer stores 32A, 32B.
  • the first flow line 30 is connected to the uppermost area of the main buffer storage 32A, 32B, ie where the primary heat transfer medium P located therein generally has the highest temperature.
  • the first and second feed lines 30, 34 are preferably as short as possible; for example, a maximum of 20 m long.
  • each first heat exchanger 6 or each third heat exchanger 14 the first flow line 30 or the second flow line 34 is assigned a heat transfer medium pump 36 which transfers flow energy to the primary heat transfer medium P.
  • Each of these heat transfer medium pumps 36 is in turn assigned a control unit 38, which is connected in terms of control to the respective heat transfer medium pump 36, the primary heat transfer medium for heating the drinking water being pumped through the heat exchangers 6 and 14 by controlling the heat transfer medium pumps 36.
  • Each outlet 8 of the first heat exchanger 6 and each outlet 18 of the third heat exchanger 14 is assigned a temperature sensor 40, which is connected in terms of data to the control unit 38 of the respective heat exchanger 6 or 14.
  • the control units 38 are adapted to control the heat transfer medium pump 36 assigned to them in such a way that the temperature measured at the outlet 8 or 18 of the respective heat exchanger 6 or 14 by the temperature sensor 40 corresponds to an adjustable setpoint or reaches this adjustable setpoint.
  • the control units 38 are generally set so that the control units 38 of the first heat exchangers 6 specify a setpoint in a lower temperature range (e.g. in the range from 40 ° C to 60 ° C) than the control units 38 of the third heat exchangers 6, which usually specify a setpoint of at least 60°C.
  • the setpoints specified by the control units 38 of the first heat exchanger 6 can be set variably and, for example, be dependent on a flow temperature of the primary heat transfer medium P, a return temperature of the primary heat transfer medium P and / or a hot water consumption rate.
  • the control units 38 can be designed as modules of a higher-level controller, which preferably also includes a flushing device control module 42 for controlling the flushing device 24.
  • a third feed line 44 is connected to a lower area of the two main buffer stores 32A, 32B. It communicates with a central, primary energy-using heating system 46 of the hot water supply system in order to heat at least part of the primary heat transfer medium P to a temperature of 60 ° C or higher.
  • the hot water supply system includes a secondary buffer tank 48, which is filled with a part of the primary heat transfer medium P, which is overall at a lower temperature level than the part contained in the main buffer tank 32A, 32B , because the primary heat transfer medium P, which has cooled down on the cold drinking water in the first heat exchangers 6, is returned via a first return line 50 to the lower area of the secondary buffer storage 48.
  • An heat exchanger flow line 52 is connected to the lower area of the secondary buffer storage 48, which communicates with a second heat exchanger 54 to the heat exchanger.
  • Heat is recovered by heat transfer of heat from a secondary heat transfer medium S to the primary heat transfer medium P, which has cooled down by heat transfer to the drinking water.
  • a fluid containing waste heat and/or wastewater or gray water is generally used as the secondary heat transfer medium S.
  • the waste heat can be waste heat from a cooling process and/or from an industrial process.
  • the primary heat transfer medium P heated by WRG via the second heat exchanger 54 is returned to an upper area of the secondary buffer storage 48 through an WRG return line 56. From there it is passed through a connecting line 58 into the lower areas of the main buffer storage 32A, 32B, where it mixes with warmer primary heat transfer medium P and / or rises and is further heated by the central heating system 46, ultimately returning through the first or the second flow line 30, 34 is supplied to the first or third heat exchangers 6, 14 for heating the drinking water.
  • the third heat exchangers 14 are already fed with a higher drinking water temperature due to the first heating stage by the first heat exchangers 6, less heat must be given off from the primary heat transfer medium to the drinking water in the third heat exchangers 14 in order to achieve the desired temperature for warm drinking water Usually reach 60°C.
  • the return temperature of the primary heat transfer medium P coming from the third heat exchangers 14 is only slightly lower than the flow temperature of the primary heat transfer medium P directed to the third heat exchangers 14. Therefore, the return of the third heat exchangers 14 is not suitable for the heat exchanger and is via a second return line 60 is returned directly to the main buffer memories 32A, 32B.
  • the second return line 60 returns the primary heat transfer medium P from the third heat exchangers 14 to the lower regions of the main buffer storage 32A, 32B. There it mixes with warmer or colder primary heat transfer medium P and/or rises and is further heated by means of the central heating system 46, ultimately returning through the first or the second flow line 30, 34 to be supplied to the first or third heat exchangers 6, 14 for heating the drinking water.
  • a third return line 62 connects the central heating system 46 to the upper areas of the main buffer tanks 32A, 32B.
  • the hot water supply system shown is the same as the hot water supply system except for one difference Fig. 1 built up.
  • the difference is that the second line 10 is in the hot water supply system Fig. 2 not like the hot water supply system Fig. 1 into the circulation line 12 with the circulation pump 16, but into the supply line 20.
  • the drinking water heated by the first heat exchanger 6 mixes with the drinking water heated by the third heat exchanger 14 and is passed through the supply line 20 to the consumer 22.
  • the drinking water heated by the first heat exchanger 6 is not as in Figure 1 passed through the third heat exchanger 14 before it is passed to the consumer 22.
  • the first heat exchangers 6 and the third heat exchangers 14 are connected in parallel to the supply line 20. Just like with the hot water supply system Figure 1 When the consumer 22 is not in use, the drinking water from the supply line 20 is returned through the circulation line 12 to the third heat exchanger 14.
  • the hot water supply system shown is the same as the hot water supply system except for one difference Fig. 1 built up.
  • the difference is that in the hot water supply system Fig. 3 A third line 64 is connected between the connecting line 58 and the first flow line 30, the connection of the third line 64 to the first flow line 30 being realized via a switching valve 66 designed as a 3-way valve, which is in the flow direction after the branch of the second Flow line 34 is provided.
  • the higher-level control is connected to the switching valve 66 in terms of control and can set it so that the first heat exchangers 6 are fed by primary heat transfer medium P from the secondary buffer store 48 or so that the first heat exchangers 6 are fed by primary heat transfer medium P from the main buffer stores 32A, 32B are fed.
  • the third heat exchangers 14, however, are independent of the position of the changeover valve 66 and as in the hot water supply system Fig. 1 or Fig. 2 fed by primary heat transfer medium P from the main buffer stores 32A, 32B.
  • a heating medium should be used as the primary heat transfer medium P.
  • the hot water supply systems Fig. 1 and 2 are very similar. As already explained, the difference between the two systems lies in the connection of the first and third heat exchanger 6, 14 to the supply line 20 (series connection in Fig.1 and parallel connection in Fig. 2 ).
  • the series connection has the advantage that the smallest withdrawals from the consumer 22, which are not recorded by the first heat exchangers 6, are heated in the third heat exchangers 14 at the latest. However, this advantage creates an additional pressure loss compared to the parallel connection Fig. 2 .
  • the drinking water heated by the first heat exchangers 6 flows directly into the supply line 20 and mixes there with the drinking water from the third heat exchangers 14 to a mixing temperature.
  • This mixing can result in a brief drop in the desired hot water temperature if, for example, the flow line 30 is not yet at temperature. However, this drop in temperature is negligible if the circulation volume flow is sufficiently large.
  • a reduction in the set hot water temperature (setpoint) of the first heat exchanger 6 to, for example, 50 ° C in combination with flushing measures can be set by the higher-level control.
  • Lowering the set hot water temperature to a minimum of 50°C results in colder return temperatures because the heating medium does not have to heat the hot water as much and can cool down for longer.
  • a high flow temperature is also advantageous in this variant, as this results in an even more cooled return compared to a "colder" flow.
  • the second heat exchanger 54 can release more energy to the heating medium and the secondary buffer storage 48.
  • This special variant is linked to conditions that were described at the beginning in connection with a preheating stage. Therefore, the first heat exchangers 6 in this special solution are heated to >60°C every day.
  • a forced flushing of the second line 10 is implemented via the flushing device 24, so that a water change is guaranteed at least every 72 hours via the first heat exchanger 6.
  • the installation variant according to Fig. 3 works on the drinking water side in the same way as the installation variant Fig. 1 . Since this has already been described in advance, only the differences will be discussed below.
  • switching the switching valve 66 only changes the temperature level of the heating medium that is supplied to the first heat exchangers 6.
  • the third heat exchangers 14 remain excluded from the function of the switching valve 66 and function independently of the first heat exchangers 6. Thanks to the switching valve 66, the interconnection meets the requirements of the DVGW worksheet by daily switching between the secondary buffer tank 48 and the main buffer tank 32A, 32B.
  • the first heat exchangers 6 can therefore also be supplied daily with a heating medium > 60 ° C from the main buffer storage 32A, 32B.
  • the switching valve 66 in the direction of the secondary buffer tank 48, the drinking water is preheated to a significantly lower temperature level based on the lower flow temperature of the secondary buffer tank 48. Since the first heat exchangers 6 then only have a "colder" flow medium below 60 ° C available, a special control logic is implemented, which will be described below.
  • the control regulates the first heat exchanger 6 so that the setpoint has a certain relationship to the flow temperature of the secondary buffer storage 48.
  • the difference between the actually desired temperature for warm drinking water of approx. 60 ° C and the resulting hot water temperature according to the setpoint is ensured by the reheating of the third heat exchanger 14.
  • the first heat exchangers 6 are operated with reduced hot water temperatures throughout the day, for example 50 ° C.
  • the first heat exchangers 6 In order to operate this correctly in accordance with standards, the first heat exchangers 6 must be raised to a hot water temperature of 60°C at least once a day. The interval of how often the increase takes place and the duration of the increase can be variably adjusted by the higher-level control.
  • the temperature to be achieved after the first heat exchangers 6 in the second line 10 is largely dependent on the available temperature level from the heat exchanger.
  • the temperature can be raised to a maximum of this temperature level by the first heat exchanger 6 at flow path A.
  • such a strong increase does not make sense at all, as the heating medium volume flows become very high and the cooling of the heating medium becomes ever smaller. It therefore makes sense to maintain a certain temperature difference between the flow temperature of the secondary buffer storage 48 and the set hot water temperature of the first heat exchanger 6 (setpoint).
  • the higher-level control can be set so that the first heat exchangers 6 are heated to at least 60 ° C for disinfection without the consumer tapping or rinsing by the rinsing device.
  • the heat transfer medium pumps 36 are controlled accordingly.
  • the first heat exchangers 6 are heated by the "hot" flow medium and after a certain waiting time by a command rinsed with fresh cold water by a higher-level control system.
  • the cold rinse takes place without heating the cold water.
  • the heat transfer medium pumps 36 of the first heat exchangers 6 are usually only in operation during consumption or for disinfection, the heat transfer medium pumps 36 of the third heat exchangers 14 are usually in permanent operation in order to ensure a constant circulation flow.
  • a flushing of the flushing device 24 should be able to be triggered at a higher level in order to ensure that, in addition to the first heat exchangers 6, the second line 10 between the first heat exchangers 6 and the third heat exchangers 14 is also heated because it was also operated at a low temperature level.
  • the higher-level control can be set so that flushing takes place while the first heat exchanger 6 is supplied with "cold" flow medium (flow direction A).
  • a flushing valve 26 of the flushing device 24 is connected to the supply line, so that the flushing device can, for example, initiate a time-controlled water change every 72 hours.
  • the flushing device 24 should, if possible, flush a constant volume flow from the system, with the incoming cold water being constantly reheated directly by the first heat exchangers 6.
  • the relevant data should be written to a data logger for later proof of correct operation.
  • These data are preferably: duration of disinfection/rinsing, start! Stop of disinfection/rinsing, date/time of disinfection/rinsing, temperature reached during disinfection/rinsing or switching of the changeover valve, rinsing volume.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

Um ein Warmwasserversorgungssystem anzugeben, das die normativen Bedingungen erfüllt und die genannten Risiken zumindest teilweise reduziert oder eliminiert, kann ein Warmwasserversorgungssystem einen Anschluss an eine Frischwasserversorgung zum Einlassen von kaltem Trinkwasser in das Warmwasserversorgungssystem, einen ersten Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung von Wärme eines primären Wärmeträgermediums auf das kalte Trinkwasser, eine das erwärmte Trinkwasser führende Versorgungsleitung, an die zumindest ein Verbraucher angeschlossen ist, einen zweiten Wärmeübertrager zur Wärmerückgewinnung durch Wärmeübertragung von Wärme eines sekundären Wärmeträgermedium auf das sich durch Wärmeabgabe an das Trinkwasser abgekühlte primäre Wärmeträgermediu und eine Strömungsenergie auf das primäre Wärmeträgermedium übertragende Wärmeträgermedium-Pumpe aufweisen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Warmwasserversorgungssystem mit Wärmerückgewinnung.
  • Bei der Wärmerückgewinnung (kurz: WRG) wird Abwärme aus einem vorgelagerten Prozess aufgenommen, um diese an einer anderen Stelle dem System wieder zuzuführen und dadurch Energiekosten einzusparen. Für eine effiziente WRG sollte das Medium, an das die Abwärme aus dem vorgelagerten Prozess abgegeben wird, möglichst kalt sein. So wird eine maximale Auskühlung des Mediums, welches die Abwärme abgibt, erzielt und dieses kann dann wiederrum durch den vorgelagerten Prozess größere Energiemengen aufnehmen. Beispiele für vorgelagerte Prozesse sind: Kühlhäuser; industrielle Prozesse; generelle Prozesse, die Abwasser erzeugen; Kühlung von Serverräumen; Gefrierkühler aus industrieller Nutzung.
  • Da ein Wärmeübergang lediglich von einem wärmeren auf ein kälteres Medium erfolgen kann, ist es effizient, wenn das kältere Medium so kühl wie möglich gehalten wird. Dies ist der Grund, warum Betreiber und Planer von Warmwasserversorgungssystemen mit WRG mittlerweile die Wärme aus der WRG favorisiert an das Kaltwasser kurz vor dem Haupttrinkwassererwärmer in Form einer Vorwärmstufe abgeben wollen. Dort wird das Kaltwasser um ein gewisses Maß vorgewärmt. Dies hat den positiven Effekt, dass der Haupttrinkwassererwärmer kleiner dimensioniert werden kann, weil das Wasser nicht mehr von ca. 10°C auf ca. 60°C erwärmt werden muss, sondern beispielhaft nur noch von ca. 35°C auf ca. 60°C.
  • Trotz dieses großen Potentials sind Warmwasserversorgungssysteme mit WRG auch mit Risiken und normativen Bedingungen verbunden, die da beispielhaft wären: Vorwärmstufen müssen nach DVGW W 511 ab einem Volumen >400 I mindestens täglich auf >60°C aufgeheizt werden; Vorwärmstufen müssen baulich so konzipiert sein, dass die Möglichkeit besteht, diese täglich auf >60°C erwärmen zu können; Vorwärmstufen erzeugen einen zusätzlichen Druckverlust in der Trinkwasserleitung; Das Warmwasser befindet sich nach der Vorwärmstufe in einem kritischen Temperaturbereich um die 40 °C und ist daher hygienisch bedenklich; In Nichtnutzungszeiten entstehen gewisse Totleitungen mit stagnierendem Wasser.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Warmwasserversorgungssystem anzugeben, das die normativen Bedingungen erfüllt und die genannten Risiken zumindest teilweise reduziert oder eliminiert.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe gibt die vorliegende Erfindung ein Warmwasserversorgungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 an.
  • Das Warmwasserversorgungssystem nach der vorliegenden Erfindung hat einen Anschluss an eine Frischwasserversorgung zum Einlassen von kaltem Trinkwasser in das Warmwasserversorgungssystem. Bei diesem Anschluss handelt es sich in der Regel um einen Anschluss an das öffentliche Wasserversorgungsnetz, wobei als Anschluss an das öffentliche Wasserversorgungsnetz im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere ein solcher Bereich eines Trink- und Brauchwassersystems eines Gebäudes gilt, der unmittelbar mit dem Gebäudewasserzähler kommuniziert, allerdings noch keinen Abzweig aufweist, der zu einer oder mehreren Versorgungsleitungen führt. Der Anschluss entspricht regelmäßig einem Punkt des Übergangs von Trinkwasser gemäß §3 Absatz 3 der Trinkwasserverordnung. Das Warmwasserversorgungsnetz ist üblicherweise eine Trinkwasser-Installation nach dieser Norm. Das Warmwasserversorgungssystem nach der vorliegenden Erfindung ist demnach insbesondere als ein Trink- und Brauchwassersystem zur Bereitstellung von warmem Trink- und Brauchwasser ausgebildet oder umfasst zumindest ein solches Trink- und Brauchwassersystem.
  • Zur Erwärmung des kalten Trinkwassers weist das Warmwasserversorgungssystem einen ersten Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung von Wärme eines primären Wärmeträgermediums auf das kalte Trinkwasser auf. Das Trinkwasser und das primäre Wärmeträgermedium sind dabei fluidisch voneinander getrennt. Der erste Wärmeübertrager weist hierfür beispielsweise eine wärmedurchlässige und fluidundurchlässige Trennwand auf. Durch diese Trennung wird eine Kontamination des Trinkwassers durch das primäre Wärmeträgermedium verhindert. Der erste Wärmeübertrager kann insbesondere als Plattenwärmeübertrager ausgebildet sein.
  • Das erwärmte Trinkwasser wird durch eine Versorgungsleitung des Warmwasserversorgungssystems zu zumindest einem Verbraucher geführt, der an die Versorgungsleitung angeschlossen ist. Der Anschluss der Verbraucher an die Versorgungsleitung kann auf vielfältige Art und Weise gegeben sein. So können mehrere Verbraucher beispielsweise über einen Strömungsteiler an die Versorgungsleitung angeschlossen sein. Genauso gut kann der Anschluss über eine T-Stück-Installation oder eine Ringinstallation realisiert sein. Die Versorgungsleitung kann auf der Verbraucherseite jedenfalls abschnittsweise als Steigleitung und/oder als Stockwerksleitung ausgeführt sein. Ein Verbraucher im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere jede Warmwasserentnahmestelle eines Gebäudes sein, z.B. eine Dusche oder ein Waschbecken. Der Versorgungsleitung kann eine Zirkulationsleitung zur Rückführung von sich in der Versorgungsleitung abkühlendem Trinkwasser zu dem ersten Wärmeübertrager zugeordnet sein, wobei die Zirkulationsleitung mit einer Zirkulationspumpe zur Erzeugung eines vorzugsweise konstanten Zirkulationsvolumenstroms kommuniziert. Die Zirkulationsleitung hat in der Regel einen um zumindest einen Nenndurchmessersprung kleineren Nenndurchmesser als die Versorgungsleitung.
  • Zur Übertragung von Strömungsenergie auf das primäre Wärmeträgermedium ist eine Wärmeträgermedium-Pumpe vorgesehen. Durch die Wärmeträgermedium-Pumpe und entsprechende Leitungen wird das primäre Wärmeträgermedium durch den ersten Wärmeübertrager geleitet.
  • Für eine Wärmerückgewinnung weist das Warmwasserversorgungssystem einen zweiten Wärmeübertrager auf. Dieser ist zur Wärmeübertragung von Wärme eines sekundären Wärmeträgermediums auf das sich durch Wärmeabgabe an das Trinkwasser abgekühlte primäre Wärmeträgermedium vorgesehen. Der zweite Wärmeübertrager kann ein Plattenwärmeübertrager oder eine Wärmepumpe sein.
  • Die Wärme aus der WRG wird demnach zunächst auf das primäre Wärmeträgermedium und nicht direkt auf das Trinkwasser übertragen. Dadurch wird die Wärme aus der WRG an einer Stelle in das System zurückgeführt, die es erleichtert, das Risiko zu reduzieren oder zu eliminieren, dass das Trinkwasser mit einer hygienisch bedenklichen Temperatur von beispielsweise ca. 40°C stagniert. Insbesondere kann das durch die WRG vorerwärmte primäre Wärmeträgermedium auf zumindest 60°C weiter erwärmt werden, bevor es zur Erwärmung des kalten Trinkwassers dem ersten Wärmeübertrager zugeführt wird. Dadurch kann das kalte Trinkwasser ohne eine Vorwärmstufe auf eine bestimmte Solltemperatur erwärmt werden. Diese Solltemperatur ist vorzugsweise einstellbar. Sie liegt besonders bevorzugt in einem Bereich von 50°C bis 60°C.
  • Nach einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung besteht das primäre Wärmeträgermedium zum größten Teil oder vollständig aus Wasser. Das primäre Wärmeträgermedium kann beispielsweise das Heizungswasser eines Heizungskreislaufs eines Gebäudes sein. Weiter bevorzugt weist das Warmwasserversorgungssystem eine zentrale Heizanlage auf, mit der das primäre Wärmeträgermedium auf eine Temperatur erhitzbar ist, die vorzugsweise zumindest 60°C oder größer als 60°C ist. Die zentrale Heizanlage ist vorzugsweise eine Primärenergie nutzende Heizanlage.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das sekundäre Wärmeträgermedium ein Abwärme enthaltendes Fluid und/oder Abwasser oder Grauwasser, wobei die Temperatur des sekundären Wärmeträgermediums bevorzugt mindestens 35°C beträgt. Weiter bevorzugt beträgt die Temperatur des sekundären Wärmeträgermediums weniger als 60°C. Bei der Abwärme kann es sich um Abwärme aus einem Kühlprozess und/oder aus einem industriellen Prozess und/oder aus Abluft handeln. Alternativ oder zusätzlich kann das sekundäre Wärmeträgermedium Energie aus der Umwelt, also die im Erdreich oder in der Außenluft vorhandene Wärme, enthalten. Es muss sich insbesondere beim Einsatz einer Wärmepumpe nicht unbedingt um eine Wärmerückgewinnung im herkömmlichen Sinne handeln. Im Sinne der vorliegenden Anmeldung soll vorzugsweise auch eine Übertragung von Wärme aus der Umwelt unter "Wärmerückgewinnung" subsummiert werden.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Warmwasserversorgungssystem zumindest einen Pufferspeicher für das primäre Wärmeträgermedium. Üblicherweise ist der Pufferspeicher so dimensioniert und ausgestaltet, dass sich eine thermische Schichtung des primären Wärmeträgermediums innerhalb des Pufferspeichers von selbst einstellt. In der Regel wird das primäre Wärmeträgermedium aus dem oberen Bereich des Pufferspeichers zur Erwärmung des Trinkwassers genutzt. Das primäre Wärmeträgermedium aus dem mittleren und/oder unteren Bereich des Pufferspeichers wird für gewöhnlich durch eine zentrale Heizanlage oder einen Elektroheizstab des Warmwasserversorgungssystems auf eine Temperatur von zumindest 60°C erhitzt, wodurch es in dem Pufferspeicher in den oberen, wärmeren Bereich aufsteigt.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Warmwasserversorgungssystem zumindest einen mit dem ersten Wärmeübertrager verbundenen Haupt-Pufferspeicher, der mit einer zentralen Heizanlage des Warmwasserversorgungssystems kommuniziert, um einen Teil des primären Wärmeträgermediums auf einer Temperatur von zumindest 60°C oder höher bereitzuhalten, zumindest einen mit dem zweiten Wärmeübertrager verbundenen Neben-Pufferspeicher, der einen anderen Teil des primären Wärmeträgermediums für die Wärmerückgewinnung bereithält, eine Verbindungsleitung zwischen dem Haupt-Pufferspeicher und dem Neben-Pufferspeicher zur Übertragung von durch die Wärmerückgewinnnung erwärmtem primärem Wärmeträgermedium aus dem Neben-Pufferspeicher in den Haupt-Pufferspeicher, und eine den ersten Wärmeübertrager mit dem Neben-Pufferspeicher verbindende erste Rücklaufleitung zur Rückführung von sich durch Wärmeabgabe an das Trinkwasser abgekühltem primärem Wärmeträgermedium aus dem Haupt-Pufferspeicher in den Neben-Pufferspeicher. Dabei durchläuft das primäre Wärmeträgermedium unterschiedliche Stationen, wobei es sich üblicherweise im zweiten Wärmeübertrager von einem niedrigsten Temperaturniveau erwärmt und im ersten Wärmeübertrager von einem höchsten Temperaturniveau abkühlt. Zwischen diesen beiden Stationen wird das primäre Wärmeträgermedium auf dem Weg von dem zweiten Wärmeübertrager zu dem ersten Wärmeübertrager in den Pufferspeichern zwischengespeichert, wobei das im Haupt-Pufferspeicher zwischengespeicherte primäre Wärmeträgermedium durch die Heizanlage zumindest teilweise auf eine Solltemperatur für die Erwärmung des Trinkwassers erhitzt wird.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Warmwasserversorgungssystem ein zwischen dem ersten Wärmeübertrager und den Pufferspeichern vorgesehenes Umschaltventil zum Umschalten zwischen einem Zulauf zu dem ersten Wärmeübertrager aus dem Neben-Pufferspeicher und einem Zulauf zu dem ersten Wärmeübertrager aus dem Haupt-Pufferspeicher. Bei dieser bevorzugten Weiterbildung wird das kalte Trinkwasser durch die zurückgewonnene Wärme aus der WRG auf ein vorgewärmtes Temperaturniveau erwärmt, wenn der Zulauf zu dem ersten Wärmeübertrager aus dem Neben-Pufferspeicher aktiviert ist. In der Regel ist das Temperaturniveau der WRG und damit auch das Temperaturniveau des Neben-Pufferspeichers niedriger als die eingangs genannte Solltemperatur zwischen 50°C und 60°C, sodass die Trinkwassertemperatur auf dem vorgewärmten Temperaturniveau unterhalb dieses Bereichs liegt. Für gewöhnlich liegt die Temperatur des vorgewärmten Temperaturniveaus bei 35°C, 40°C oder 45°C, jeweils ± 2,5°C. Durch das niedrigere Temperatumiveau des vorgewärmten Temperaturniveaus wird auch die Rücklauftemperatur des primären Wärmeträgermediums niedriger, sodass sich einerseits die Effizienz der WRG erhöht. Andererseits geht mit dem niedrigeren Temperaturniveau der WRG auch die eingangs genannte normative Bedingung einher, dass Vorwärmstufen ab einem Volumen >400 I mindestens täglich auf >60°C aufgeheizt werden müssen. Um dieser Bedingung zu genügen, kann das Umschaltventil zumindest einmal täglich umgeschaltet werden, um den Zulauf zu dem ersten Wärmeübertrager aus dem Haupt-Pufferspeicher zu aktivieren.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Warmwasserversorgungssystem einen dritten Wärmeübertrager zur Erwärmung des Trinkwassers, der parallel oder in Reihe zu dem ersten Wärmeübertrager an die Versorgungsleitung angeschlossen ist. Der dritte Wärmeübertrager kann ein Plattenwärmeübertrager sein. Die Wärmeenergie zur Erwärmung des Trinkwassers durch den dritten Wärmeübertrager wird wie bei dem ersten Wärmeübertrager auch durch das primäre Wärmeträgermedium und vorzugsweise aus dem Haupt-Pufferspeicher bereitgestellt. Dies eröffnet die Möglichkeit, das Trinkwasser kaskadenartig zu erwärmen, wobei die Kaskade durch Entnahme von Warmwasser durch den Verbraucher ausgelöst wird. Aufgrund der Warmwasserentnahme strömt kaltes Trinkwasser über den Anschluss an die Frischwasserversorgung in das System nach und wird in einer ersten Stufe der Kaskade durch den ersten Wärmeübertrager auf eine Temperatur, die beispielsweise in einem Bereich von 50-60°C liegt, erwärmt. Bei einer Reihenschaltung wird das durch den ersten Wärmeübertrager erwärmte Trinkwasser anschließend durch den dritten Wärmeübertrager in einer zweiten Stufe der Kaskade auf eine Temperatur von beispielsweise mindestens 60°C nacherwärmt und danach dem Verbraucher zugeleitet. Bei einer Parallelschaltung wird das durch den ersten Wärmeübertrager erwärmte Trinkwasser in der zweiten Stufe der Kaskade mit dem durch den dritten Wärmeübertrager erwärmten Trinkwasser zusammengeführt und danach dem Verbraucher zugeleitet. Vorzugsweise sind die Vorlaufleitungen zwischen den Pufferspeichern und dem ersten und dem dritten Wärmeübertrager nicht länger als 10 m, 15 m, 20 m, oder 25 m.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Warmwasserversorgungssystem eine Zirkulationsleitung und eine der Zirkulationsleitung zugeordnete Zirkulationspumpe zur Rückführung von sich in der Versorgungsleitung abkühlendem Trinkwasser zu dem dritten Wärmeübertrager. Wärmeverluste des warmen Trinkwassers in den Leitungen können so durch den dritten Wärmeübertrager ausgeglichen werden. Dadurch kann selbst bei einem Ausbleiben einer Wasserentnahme stets warmes Trinkwasser der gewünschten Temperatur, in der Regel 60°C, bereitgehalten werden. Die Zirkulationsströmung ist in der Regel kontinuierlich, sodass auch eine Stagnation von Trinkwasser sicher vermieden wird. Eine Zirkulationsleitung hat in der Regel einen gegenüber der vorgelagerten und zu dem Verbraucher führenden Versorgungsleitung geringeren Durchmesser. Üblicherweise operiert der dritte Wärmeübertrager auf einem höheren Temperaturniveau als der erste Wärmeübertrager, da dem Einlass des dritten Wärmeübertragers entweder - im Falle der Reihenschaltung - das durch den ersten Wärmeübertrager erwärmte Trinkwasser oder - im Falle der Parallelschaltung - das durch die Zirkulationsleitung rückgeführte warme Trinkwasser zugeführt wird, wohingegen dem Einlass des ersten Wärmeübertragers das frische kalte Trinkwasser der Frischwasserversorgungsanlage zugeführt wird.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Warmwasserversorgungssystem eine den dritten Wärmeübertrager mit dem Haupt-Pufferspeicher verbindende zweite Rücklaufleitung für das primäre Wärmeträgermedium. Da der dritte Wärmeübertrager in der Regel auf einem höheren Temperaturniveau operiert, ist die Rücklauftemperatur des primären Wärmeträgermediums von dem dritten Wärmeübertrager kommend nur leicht abgesenkt, sodass es sich nicht zur WRG eignet und direkt in den Haupt-Pufferspeicher zurückgeführt werden kann.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Warmwasserversorgungssystem eine der Zirkulationsleitung oder der Versorgungsleitung zugeordnete Spüleinrichtung mit einem Spülventil zum Ablassen von Trinkwasser aus dem Warmwasserversorgungssystem. Dadurch kann die Trinkwasserqualität zu jeder Zeit gewährleistet werden, indem Leitungsabschnitte mit stehendem Wasser aufgrund längerer Nichtnutzungszeit durch Öffnen des Spülventils gespült werden können. Das ausgespülte abgestandene Wasser wird durch frisches kaltes Trinkwasser ersetzt und durch den ersten und/oder den dritten Wärmeübertrager erwärmt. In der Regel ist das Spülventil dem ersten und/oder dem dritten Wärmeübertrager in Strömungsrichtung nachgelagert. Die Spüleinrichtung kann mehrere Spülventile umfassen.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Warmwasserversorgungssystem zumindest einen Wassertemperatursensor, der einem Trinkwasserauslass des ersten Wärmeübertragers zugeordnet ist, und eine Steuerungseinheit zur Regelung der Wassertemperatur des durch den ersten Wärmeübertrager erwärmten Trinkwassers durch Ansteuern der Wärmeträgermedium-Pumpe.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinheit derart eingerichtet, dass sie die Wärmeträgermedium-Pumpe so steuert, dass die durch den Wassertemperatursensor gemessene Temperatur einem Sollwert entspricht, wobei der Sollwert einstellbar ist.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinheit derart eingerichtet, dass der Sollwert einem abgesenkten Warmwassertemperaturwert entspricht und zumindest einmal pro Tag für eine vorbestimmte Zeit oder für eine vorbestimmte Durchflussmenge auf einen Temperaturwert von zumindest 60°C oder größer als 60°C angehoben wird. Als abgesenkter Wassertemperaturwert wird hierbei insbesondere ein Wert verstanden, der um zumindest 1°C, vorzugsweise zumindest 3°C, 5°C, 10°C oder 15°C kleiner ist als 60°C. Wie oft bzw. in welchen Zeitabständen die Anhebung stattfindet und für wie lange, ist vorzugsweise variabel bzw. einstellbar. Die Dauer der Anhebung kann insbesondere verbrauchsabhängig bzw. abhängig von der ausgespülten Wassermenge sein, also z.B. erst beendet werden, wenn nach der Anhebung eine bestimmte Mindestmenge an Warmwasser durch den Verbraucher verbraucht oder durch die Spüleinrichtung gespült wurde. In der Regel umfasst das Warmwasserversorgungssystem hierfür einen Durchflussmesser zur Bestimmung einer Durchflussmenge.
  • Durch die Absenkung des Temperaturniveaus der ersten Stufe der Kaskade kann eine niedrigere Rücklauftemperatur des dem Neben-Pufferspeichers zugeführten primären Wärmeträgermediums erzielt und somit die Effizienz der WRG erhöht werden. Die Absenkung des Temperaturniveaus der ersten Stufe der Kaskade wird vorzugsweise mit der zuvor beschriebenen Reihenschaltung von erstem und drittem Wärmeübertrager verwirklicht, sodass das Trinkwasser in der zweiten Stufe der Kaskade von dem abgesenkten Temperaturniveau auf die gewünschte Temperatur für warmes Trinkwasser von in der Regel 60°C erwärmt wird, bevor es dem Verbraucher zugeleitet wird.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung steuert die Steuerungseinheit das Umschaltventil so, dass für die vorbestimmte Zeit oder bis zum Erreichen einer vorbestimmten Durchflussmenge bei angehobener Temperatur der Zulauf zu dem ersten Wärmeübertrager aus dem Haupt-Pufferspeicher freigegeben ist und davor und danach der Zulauf zu dem ersten Wärmeübertrager aus dem Neben-Pufferspeicher freigegeben ist. Mit anderen Worten wird bei dieser bevorzugten Weiterbildung die Wärme für die abgesenkte Wassertemperatur aus dem Neben-Pufferspeicher bereitgestellt und die Wärme für den Temperaturwert von zumindest 60°C oder größer als 60°C aus dem Haupt-Pufferspeicher bereitgestellt. Alternativ kann die Wärme sowohl für die abgesenkte Wassertemperatur als auch für den Temperaturwert von zumindest 60°C oder größer als 60°C aus dem Haupt-Pufferspeicher bereitgestellt werden, indem die Wärme für den Temperaturwert von zumindest 60°C oder größer als 60°C beispielsweise aus einer oberen thermischen Schicht und für die abgesenkte Wassertemperatur aus einer darunter liegenden thermischen Schicht bereitgestellt wird und/oder sich das primäre Wärmeträgermedium kürzer an dem kalten Trinkwasser abkühlt.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Warmwasserversorgungssystem ein Spüleinrichtungs-Steuerungsmodul zur Einleitung eines Trinkwasserwechsels durch Ansteuern des Spülventils der Spüleinrichtung. Bei einem solchen Trinkwasserwechsel wird üblicherweise mindestens die gesamte Wassermenge zwischen dem Spülventil und dem ersten Wärmeübertrager durch frisches Trinkwasser ausgetauscht. Die Kriterien und/oder die Intervallzeit und/oder die Zeitpunkte, zu denen ein Trinkwasserwechsel eingeleitet wird, sind vorzugsweise in das Spüleinrichtungs-Steuerungsmodul einprogrammierbar. Das Spüleinrichtungs-Steuerungsmodul kann ein Teil der Steuerungseinheit oder einer übergeordneten Steuerung, insbesondere ein funktionaler Software-Baustein der Steuerungseinheit oder der übergeordneten Steuerung, sein oder als ein eigenständiges Bauteil ausgeführt sein, das vorzugsweise zur Kommunikation mit der Steuerungseinheit oder der übergeordneten Steuerung angepasst ausgebildet ist. Als eigenständiges Bauteil kann es in einem gemeinsamen Gehäuse mit der Steuerungseinheit oder der übergeordneten Steuerung oder separat an einer anderen Stelle des Systems vorgesehen sein.
  • In das Spüleinrichtungs-Steuerungsmodul kann ein zeitgesteuerter Spülmodus einprogrammiert sein, in welchem das Spülventil zu bestimmten Zeiten und/oder Zeitabständen für einen Trinkwasserwechsel geöffnet wird. Hierfür kann das Spüleinrichtungs-Steuerungsmodul einen Timer aufweisen, der beispielsweise auf 72h gesetzt wird.
  • In das Spüleinrichtungs-Steuerungsmodul kann ein Warm-Spülmodus einprogrammiert sein. Beispielsweise kann ein Trinkwasserwechsel initiiert werden, sobald der Sollwert von dem abgesenkten Temperaturwert angehoben wird. Dadurch kann das noch in den Leitungen befindliche Wasser mit abgesenkter Temperatur aus dem System abgelassen werden. Ein Stoppkriterium für den Trinkwasserwechsel im Warm-Spülmodus kann aus der von dem Temperatursensor gemessenen Wassertemperatur erzeugt werden. D.h. der Trinkwasserwechsel kann beispielsweise beendet werden, wenn die von dem Temperatursensor gemessene Wassertemperatur von einem niedrigeren Wert kommend eine bestimmte höhere Zieltemperatur erreicht.
  • In das Spüleinrichtungs-Steuerungsmodul kann ein WRG-Spülmodus einprogrammiert sein, in welchem ein Trinkwasserwechsel ausgelöst wird, während das Umschaltventil so gestellt ist, dass der Zulauf zu dem ersten Wärmeübertrager aus dem Neben-Pufferspeicher aktiviert ist.
  • Es können grundsätzlich mehrere Spülmodi in das Spüleinrichtungs-Steuerungsmodul einprogrammiert sein. Die Spülmodi können miteinander wechselwirkend implementiert sein. Beispielsweise kann ein Wasserwechsel eines anderen Modus dazu führen, dass der Timer für den zeitgesteuerten Modus zurückgesetzt wird.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinheit derart eingerichtet, dass die Wärmeträgermedium-Pumpe während eines Kalt-Spülmodus des Spüleinrichtungs-Steuerungsmoduls außer Betrieb gesetzt wird. Zur Umsetzung des Kalt-Spülmodus umfasst die Spüleinrichtung vorzugsweise mindestens ein dem dritten Wärmeübertrager in Strömungsrichtung vorgelagertes Spülventil. Der Kalt-Spülmodus kann durch das Beenden einer Warmwasserentnahme durch den Verbraucher ausgelöst werden. Im Kalt-Spülmodus ist das Spülventil geöffnet, um das Trinkwasser zwischen dem ersten und dem dritten Wärmeübertrager und in dem ersten Wärmeübertrager durch frisches kaltes Trinkwasser auszutauschen. Dadurch kann vermieden werden, dass sich das Trinkwasser im Bereich des ersten Wärmeübertragers nach einer Wasserentnahme durch den Verbraucher in einen hygienisch bedenklichen Temperaturbereich hinein entwickelt. Gleichwohl wird durch die Lage des Spülventils und die vorgegebene Strömungsrichtung sichergestellt, dass das Temperaturniveau des dritten Wärmeübertragers, d.h. der zweiten Stufe der Kaskade, hiervon im Wesentlichen unberührt bleibt. Zusätzlich kann ein Rückflussverhinderer vorgesehen sein, der ein Zurückfließen von warmem Trinkwassers aus der zweiten Stufe der Kaskade zu dem Spülventil verhindert. Der Kalt-Spülmodus kann auch ohne einen Verbrauch ausgelöst werden. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit die Wärmemittelpumpe ansteuem, um den Sollwert von bspw. 60°C zu erreichen und dann den Kalt-Spülmodus auslösen. Dadurch kann der erste Wärmeübertrager auch ohne Trinkwasserentnahme des Verbrauchers in regelmäßigen Abständen auf die Sollwerttemperatur erwärmt werden.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der Sollwert variabel eingestellt und insbesondere von einer Vorlauftemperatur des ersten Wärmeträgermediums aus dem Neben-Pufferspeicher und/oder einem Trinkwarmwasserverbrauch abhängig. Beispielsweise kann der Sollwert um eine bestimmte Temperaturdifferenz ΔT kleiner eingestellt sein als die Vorlauftemperatur des aus dem Neben-Pufferspeicher zugeführten ersten Wärmeträgermediums. Die Temperaturdifferenz ΔT kann beispielsweise 5°C oder 10°C betragen. Die Temperaturdifferenz kann in Abhängigkeit eines durchschnittlichen Trinkwarmwasserverbrauchs einstellbar sein. Beispielsweise kann die Temperaturdifferenz bei einem höheren Trinkwarmwasserverbrauch (z.B. 100 l/min) größer sein als bei einem kleineren Trinkwarmwasserverbrauch (z.B. 20 l/min). Für den Fall, dass die Vorlauftemperatur größer als 60°C sein sollte, wird der Sollwert bevorzugt auf maximal 60°C beschränkt.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der erste Sollwert variabel eingestellt und insbesondere von einer Rücklauftemperatur des ersten Wärmeträgermediums zu dem Neben-Pufferspeicher und/oder einem Trinkwarmwasserverbrauch abhängig. Die Temperaturdifferenz ΔT wird dann in der Regel so eingestellt, dass eine maximal kalte Rücklauftemperatur für das primäre Wärmeträgermedium erzielt wird.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Warmwasserversorgungssystem einen in die Steuerungseinheit implementierten Desinfektions-Betriebsmodus, in dem das Trinkwasser auf einen Sollwert von über 60°C erwärmt und durch Ansteuern des Spülventils aus dem Warmwasserversorgungssystem abgelassen wird. Im Desinfektions-Betriebsmodus wird der Sollwert auf 60°C oder höher angehoben und das Umschaltventil, sofern vorhanden, für eine vorbestimmte Zeit oder bis zum Erreichen einer vorbestimmten Durchflussmenge bei angehobener Temperatur so gestellt, dass der Zulauf zu dem ersten Wärmeübertrager aus dem Haupt-Pufferspeicher freigegeben ist. Anschließend kann aus dem Desinfektions-Betriebsmodus wieder in den vorherigen normalen Betriebsmodus gewechselt werden. Beispielsweise kann das Umschaltventil wieder so gestellt werden, dass der Zulauf zu dem ersten Wärmeübertrager aus dem Neben-Pufferspeicher freigegeben ist, und die erste Solltemperatur kann wieder herabgesetzt werden. Weiter bevorzugt kann der Desinfektions-Betriebsmodus automatisch durch einen Trinkwarmwasserverbrauch des Verbrauchers unterbrochen und anschließend fortgesetzt oder abgebrochen und verschoben werden. Besonders bevorzugt folgt auf den Desinfektionsbetriebsmodus einer der Spülmodi.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Warmwasserversorgungssystem einen Datenlogger zur Protokollierung von Dauer, Start, Stopp, Datum und/oder Uhrzeit eines Trinkwasserwechsels durch die Spüleinrichtung und/oder von Dauer, Start, Stopp, Datum und/oder Uhrzeit einer Aktivierung des Desinfektions-Betriebsmodus und/oder eines aus dem Warmwasserversorgungssystem bei einem Wasserwechsel abgelassenen Spülvolumens und/oder der durch einen Temperatursensor gemessenen Wassertemperatur. Der Datenlogger ist in der Regel datenmäßig mit der Steuerungseinheit und dem Spüleinrichtungs-Steuerungsmodul und/oder einer übergeordneten Steuerung verbunden.
  • Weitere Einzelheiten und Details der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels,
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels und
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels.
  • Figur 1 stellt ein Warmwasserversorgungssystem schematisch dar. Die einzelnen Komponenten dieses Warmwasserversorgungssystems können in einem Gebäude vorgesehen sein. Das Warmwasserversorgungssystem umfasst einen Anschluss 2 an eine Frischwasserversorgung zum Einlassen von kaltem Trinkwasser. Der Anschluss 2 ist der Punkt des Übergangs von Trinkwasser aus einer Wasserversorgungsanlage gemäß Trinkwasserverordnung. Der Anschluss 2 an die Frischwasserversorgung ist über eine erste Leitung 4 mit vier ersten Wärmeübertragern 6 verbunden und speist diese mit frischem kaltem Trinkwasser. Die ersten Wärmeübertrager 6 übertragen Wärme eines primären Wärmeträgermediums P auf das kalte Trinkwasser. Die ersten Wärmeübertrager 6 können beispielsweise als Plattenwärmeübertrager ausgebildet sein. Durch Durchlaufen der ersten Wärmeübertrager 6 wird das kalte Trinkwasser von beispielsweise 10°C auf ein erstes Temperaturniveau erwärmt, das beispielsweise im Bereich von 40°C bis 60°C liegen kann.
  • Das erwärmte Trinkwasser verlässt die ersten Wärmeübertrager 6 über eine an die Auslässe 8 der ersten Wärmeübertrager 6 angeschlossene zweite Leitung 10, die in eine Zirkulationsleitung 12 mündet. Die Zirkulationsleitung 12 ist an vier dritte Wärmeübertrager 14 angeschlossen und kommuniziert mit einer Zirkulationspumpe 16, die das erwärmte Trinkwasser in Richtung der dritten Wärmeübertrager 14 fördert. Dort wird dem erwärmten Trinkwasser weiter Wärme zugeführt, sodass es auf ein zweites Temperaturniveau von vorzugsweise mindestens 60°C erwärmt wird. Die ersten Wärmeübertrager 6 und die dritten Wärmeübertrager 14 sind demnach in Reihe an die Versorgungsleitung 20 angeschlossen. Auch in den dritten Wärmeübertrager 14 wird Wärme des primären Wärmeträgermediums an das Trinkwasser übertragen. Allerdings befindet sich das Trinkwasser vor der Erwärmung durch die dritten Wärmeübertrager 14 bereits auf dem wärmeren ersten Temperatumiveau.
  • An die Auslässe 18 der dritten Wärmeübertrager 14 ist eine Versorgungsleitung 20 angeschlossen. Die Versorgungsleitung 20 führt zu einem Verbraucher 22, der an die Versorgungsleitung 20 angeschlossen ist, um diesen mit warmem Trinkwasser zu versorgen. Die Versorgungsleitung 20 bildet zusammen mit der Zirkulationsleitung 12 einen Kreislauf, in dem das warme Trinkwasser zirkuliert, wenn keine Nutzung durch den Verbraucher erfolgt. Durch die Zirkulation und der damit einhergehenden ständigen Wärmeübertragung durch die dritten Wärmeübertrager 18 können Wärmeverluste des warmen Trinkwassers in den Leitungen ausgeglichen werden. Durch Wärmeverluste in den Leitungen kann das warme Trinkwasser beispielsweise von 60°C auf 55°C abkühlen.
  • Zum Ablassen von Trinkwasser aus dem Warmwasserversorgungssystem ist eine Spüleinrichtung 24 mit einem Spülventil 26 an die Versorgungsleitung 20 angeschlossen. Dadurch kann in einer längeren Phase der Nichtnutzung ein Trinkwasserwechsel durchgeführt werden, wobei das abgestandene Wasser aus den Leitungen über das Spülventil 26 abgelassen und durch frisches kaltes Trinkwasser aus dem Anschluss 2 ersetzt wird. Dem Spülventil 26 ist ein freier Auslauf 28 zugeordnet, der in eine Abwasserleitung entwässert.
  • Die ersten Wärmeübertrager 6 sind durch eine erste Vorlaufleitung 30 mit zwei Haupt-Pufferspeicher 32A, 32B verbunden, die mit dem primären Wärmeträgermedium P befüllt sind. Von der ersten Vorlaufleitung 30 zweigt eine zweite Vorlaufleitung 34 ab, die die dritten Wärmeübertrager 14 mit den zwei Haupt-Pufferspeicher 32A, 32B verbindet. Die erste Vorlaufleitung 30 ist an den obersten Bereich der Haupt-Pufferspeicher 32A, 32B angeschlossen, d.h. dort wo das darin befindliche primäre Wärmeträgermedium P in der Regel die höchste Temperatur hat. Die erste und die zweite Vorlaufleitung 30, 34 sind vorzugsweise so kurz wie möglich; beispielsweise maximal 20 m lang.
  • Im Bereich jedes ersten Wärmeübertragers 6 bzw. jedes dritten Wärmeübertragers 14 ist der ersten Vorlaufleitung 30 bzw. der zweiten Vorlaufleitung 34 eine Strömungsenergie auf das primäre Wärmeträgermedium P übertragende Wärmeträgermedium-Pumpe 36 zugeordnet. Jeder dieser Wärmeträgermedium-Pumpen 36 ist wiederum eine Steuerungseinheit 38 zugeordnet, die steuerungsmäßig mit der jeweiligen Wärmeträgermedium-Pumpe 36 verbunden ist, wobei durch Ansteuern der Wärmeträgermedium-Pumpen 36 das primäre Wärmeträgermedium zur Erwärmung des Trinkwassers durch die Wärmeübertrager 6 bzw. 14 gepumpt wird. Jedem Auslass 8 der ersten Wärmeübertrager 6 und jedem Auslass 18 der dritten Wärmeübertrager 14 ist ein Temperatursensor 40 zugeordnet, der datenmäßig mit der Steuerungseinheit 38 des jeweiligen Wärmeübertragers 6 bzw. 14 verbunden ist.
  • Die Steuerungseinheiten 38 sind dazu angepasst ausgebildet, die ihr zugeordnete Wärmeträgermedium-Pumpe 36 so anzusteuem, dass die jeweils am Auslass 8 bzw. 18 des jeweiligen Wärmeübertragers 6 bzw. 14 durch den Temperatursensor 40 gemessene Temperatur einem einstellbaren Sollwert entspricht oder diesen einstellbaren Sollwert erreicht. Wie voranstehend bereits angedeutet, sind die Steuerungseinheiten 38 in der Regel so eingestellt, dass die Steuerungseinheiten 38 der ersten Wärmeübertrager 6 einen Sollwert in einem niedrigeren Temperaturbereich (z.B. im Bereich von 40°C bis 60°C) vorgeben als die Steuerungseinheiten 38 der dritten Wärmeübertrager 6, die üblicherweise einen Sollwert von mindestens 60°C vorgeben. Insbesondere die von den Steuerungseinheiten 38 der ersten Wärmeübertrager 6 vorgegebenen Sollwerte können variabel eingestellt und beispielsweise von einer Vorlauftemperatur des primären Wärmeträgermediums P, einer Rücklauftemperatur des primären Wärmeträgermediums P und/oder einer Warmwasserverbrauchsrate abhängig sein. Die Steuerungseinheiten 38 können als Module einer übergeordneten Steuerung ausgestaltet sein, die vorzugsweise auch ein Spüleinrichtungs-Steuerungsmodul 42 zur Steuerung der Spüleinrichtung 24 umfasst.
  • An einen unteren Bereich der beiden Haupt-Pufferspeicher 32A, 32B ist eine dritte Vorlaufleitung 44 angeschlossen. Sie kommuniziert mit einer zentralen, Primärenergie nutzenden Heizanlage 46 des Warmwasserversorgungssystems, um zumindest einen Teil des primären Wärmeträgermediums P auf eine Temperatur von 60°C oder höher zu erwärmen.
  • Zusätzlich zu den beiden Haupt-Pufferspeichern 32A, 32B umfasst das Warmwasserversorgungssystem einen Neben-Pufferspeicher 48, der mit einem Teil des primären Wärmeträgermediums P befüllt ist, der sich insgesamt auf einem niedrigen Temperaturniveau befindet als der in den Haupt-Pufferspeicher 32A, 32B enthaltene Teil, weil das sich in den ersten Wärmeübertragern 6 an dem kalten Trinkwasser abgekühlte primäre Wärmeträgermedium P über eine erste Rücklaufleitung 50 in den unteren Bereich des Neben-Pufferspeichers 48 zurückgeleitet wird. An den unteren Bereich des Neben-Pufferspeichers 48 ist eine WRG-Vorlaufleitung 52 angeschlossen, die mit einem zweiten Wärmeübertrager 54 zur WRG kommuniziert. Dabei wird Wärme durch Wärmeübertragung von Wärme eines sekundären Wärmeträgermediums S auf das sich durch Wärmeabgabe an das Trinkwasser abgekühlte primäre Wärmeträgermedium P rückgewonnen. Als sekundäres Wärmeträgermedium S wird in der Regel ein Abwärme enthaltendes Fluid und/oder Abwasser oder Grauwasser eingesetzt. Bei der Abwärme kann es sich um Abwärme aus einem Kühlprozess und/oder aus einem industriellen Prozess handeln.
  • Das über den zweiten Wärmeübertrager 54 durch WRG erwärmte primäre Wärmeträgermedium P wird durch eine WRG-Rücklaufleitung 56 in einen oberen Bereich des Neben-Pufferspeichers 48 zurückgeleitet. Von dort wird es durch eine Verbindungsleitung 58 in die unteren Bereiche der Haupt-Pufferspeicher 32A, 32B geleitet, wo es sich mit wärmerem primärem Wärmeträgermedium P vermischt und/oder aufsteigt und mittels der zentralen Heizanlage 46 weiter erwärmt wird, um letztendlich wieder durch die erste oder die zweite Vorlaufleitung 30, 34 den ersten oder dritten Wärmeübertragern 6, 14 zur Erwärmung des Trinkwassers zugeführt zu werden.
  • Da die dritten Wärmeübertrager 14 aufgrund der ersten Erwärmungsstufe durch die ersten Wärmeübertrager 6 bereits mit einer höheren Trinkwassertemperatur gespeist werden, muss in den dritten Wärmeübertragern 14 weniger Wärme von dem primären Wärmeträgermedium an das Trinkwasser abgegeben werden, um die gewünschte Temperatur für warmes Trinkwasser von in der Regel 60°C zu erreichen. Dadurch ist die Rücklauftemperatur des von den dritten Wärmeübertragern 14 kommenden primären Wärmeträgermediums P nur leicht niedriger als die Vorlauftemperatur des zu den dritten Wärmeübertragern 14 hingeleiteten primären Wärmeträgermediums P. Daher eignet sich der Rücklauf der dritten Wärmeübertragern 14 nicht für die WRG und wird über eine zweite Rücklaufleitung 60 direkt wieder in die Haupt-Pufferspeicher 32A, 32B zurückgeleitet.
  • Die zweite Rücklaufleitung 60 leitet das primäre Wärmeträgermedium P von den dritten Wärmeübertragern 14 in die unteren Bereiche der Haupt-Pufferspeicher 32A, 32B zurück. Dort vermischt es sich mit wärmerem oder kälterem primärem Wärmeträgermedium P und/oder steigt auf und wird mittels der zentralen Heizanlage 46 weiter erwärmt, um letztendlich wieder durch die erste oder die zweite Vorlaufleitung 30, 34 den ersten oder dritten Wärmeübertragern 6, 14 zur Erwärmung des Trinkwassers zugeführt zu werden.
  • Eine dritte Rücklaufleitung 62 verbindet die zentrale Heizanlage 46 mit den oberen Bereichen der Haupt-Pufferspeicher 32A, 32B.
  • Das in Fig. 2 dargestellte Warmwasserversorgungssystem ist bis auf einen Unterschied wie das Warmwasserversorgungssystem aus Fig. 1 aufgebaut. Der Unterschied liegt darin, dass die zweite Leitung 10 bei dem Warmwasserversorgungssystem nach Fig. 2 nicht wie bei dem Warmwasserversorgungssystem nach Fig. 1 in die Zirkulationsleitung 12 mit der Zirkulationspumpe 16 mündet, sondern in die Versorgungsleitung 20. An der Mündung vermischt sich das durch die ersten Wärmeübertrager 6 erwärmte Trinkwasser mit dem durch die dritten Wärmeübertrager 14 erwärmten Trinkwasser und wird durch die Versorgungsleitung 20 zum Verbraucher 22 geleitet. Das durch die ersten Wärmeübertrager 6 erwärmte Trinkwasser wird also nicht wie bei Figur 1 durch die dritten Wärmeübertrager 14 geleitet, bevor es zu dem Verbraucher 22 geleitet wird. Die ersten Wärmeübertrager 6 und die dritten Wärmeübertrager 14 sind insofern parallel an die Versorgungsleitung 20 angeschlossen. Genauso wie bei dem Warmwasserversorgungssystem nach Figur 1 wird das Trinkwasser der Versorgungsleitung 20 bei Nichtnutzung des Verbrauchers 22 durch die Zirkulationsleitung 12 zu den dritten Wärmeübertrager 14 zurückgeführt.
  • Das in Fig. 3 dargestellte Warmwasserversorgungssystem ist bis auf einen Unterschied wie das Warmwasserversorgungssystem aus Fig. 1 aufgebaut. Der Unterschied liegt darin, dass bei dem Warmwasserversorgungssystem nach Fig. 3 zwischen der Verbindungsleitung 58 und der ersten Vorlaufleitung 30 eine dritte Leitung 64 angeschlossen ist, wobei der Anschluss der dritten Leitung 64 an die erste Vorlaufleitung 30 über ein als 3-Wege-Ventil ausgeführtes Umschaltventil 66 realisiert ist, das in Strömungsrichtung nach dem Abzweig der zweiten Vorlaufleitung 34 vorgesehen ist. Die übergeordnete Steuerung ist mit dem Umschaltventil 66 steuerungsmäßig verbunden und kann es so stellen, dass die ersten Wärmeübertrager 6 durch primäres Wärmeträgermedium P aus dem Neben-Pufferspeicher 48 gespeist werden oder so, dass die ersten Wärmeübertrager 6 durch primäres Wärmeträgermedium P aus den Haupt-Pufferspeichern 32A, 32B gespeist werden. Die dritten Wärmeübertrager 14 werden hingegen unabhängig von der Stellung des Umschaltventils 66 und wie bei dem Warmwasserversorgungssystem nach Fig. 1 oder Fig. 2 durch primäres Wärmeträgermedium P aus den Haupt-Pufferspeichern 32A, 32B gespeist.
  • Nachfolgend werden beispielhaft einige Besonderheiten und Steuerungslogiken zum Betrieb der in Verbindung mit der Zeichnung beschriebenen Warmwasserversorgungssysteme diskutiert. Dabei soll als primäres Wärmeträgermedium P ein Heizungsmedium zum Einsatz kommen.
  • Die Warmwasserversorgungssysteme aus Fig. 1 und 2 sind sehr ähnlich. Wie bereits erläutert, liegt der Unterschied zwischen den beiden Systemen in der Anbindung der ersten und dritten Wärmeübertrager 6, 14 an die Versorgungsleitung 20 (Reihenschaltung in Fig.1 und Parallelschaltung in Fig. 2). Die Reihenschaltung hat den Vorteil, dass Kleinstentnahmen des Verbrauchers 22, die von den ersten Wärmeübertragern 6 nicht erfasst werden, spätestens in den dritten Wärmeübertragern 14 erwärmt werden. Dieser Vorteil erzeugt aber einen zusätzlichen Druckverlust im Vergleich zu der Parallelschaltung nach Fig. 2.
  • Bei dem Warmwasserversorgungssystem nach Fig. 2 strömt das durch die ersten Wärmeübertrager 6 erwärmte Trinkwasser direkt in die Versorgungsleitung 20 und mischt sich dort mit dem Trinkwasser aus den dritten Wärmeübertragern 14 auf eine Mischtemperatur. Durch dieses Mischen kann ein kurzzeitiger Abfall in der gewünschten Warmwassertemperatur entstehen, wenn beispielsweise die Vorlaufleitung 30 noch nicht auf Temperatur ist. Dieser Abfall der Temperatur ist jedoch vernachlässigbar, wenn der Zirkulations-Volumenstrom ausreichend groß ist.
    • Funktionsweise eines Zapffalls (exemplarisch erklärt an Fig. 1):
    1. 1. Durch den Verbraucher 22 wird eine größere Menge an Warmwasser verbraucht, somit strömt Kaltwasser von ca. 10°C von der ersten Leitung 4 durch die ersten Wärmeübertrager 6 und wird auf eine höhere Temperatur gebracht, bspw. 50-60°C.
    2. 2. Da nicht sichergestellt sein kann, dass die Vorlaufleitung 30 vor der Nutzung des Verbrauchers 22 bereits "warm" war, wird das erwärmte Warmwasser zur Nacherwärmung durch die zweite Leitung 10 in die Zirkulationsleitung 12 eingebunden.
    3. 3. Das durch die Erwärmung des Trinkwassers stark abgekühlte Heizungsmedium (bspw. 35°C oder kälter) wird über die erste Rücklaufleitung 50 in den Neben-Pufferspeicher 48 geleitet.
    4. 4. Aus dem "kalten" Neben-Pufferspeicher 48 kann sich dann der zweite Wärmetauscher 54 das kalte Rücklauf-Heizungsmedium ziehen, um die Wärme der vorgelagerten Prozesse (bspw. 40°C oder höher) daran abzukühlen.
    5. 5. Das durch WRG erwärmte Heizungsmedium steigt im Neben-Pufferspeicher 48 auf und wird im Lastfall der ersten Wärmeübertrager 6 durch die Wärmeträgermedium-Pumpen 36 der ersten Wärmeübertrager 6 vom Neben-Pufferspeicher 48 in die Haupt-Pufferspeicher 32A, 32B gezogen. Dort wird es entweder von der zentralen Heizanlage 46 angesaugt oder mischt sich im Haupt-Pufferspeicher 32A, 32B auf eine höhere Temperatur, die erneut zur Trinkwarmwasserbereitung verwendet werden kann.
    Funktionsweise Zirkulationsfall (exemplarisch erklärt an Fig. 1):
    1. 1. In Nichtnutzungszeiten des Verbrauchers 22 strömt das Trinkwarmwasser durch die Zirkulationsleitung 12 in die dritten Wärmeübertrager 14 zur Rückerwärmung des Zirkulationsvolumenstroms. Dies passiert gegenüber dem vorherig beschriebenen Fall auf einem höheren Temperaturniveau. Das zurückströmende Zirkulationswasser von beispielsweise 55°C fließt in die dritten Wärmeübertrager 14 und wird wieder auf ca. 60°C erwärmt. Das erwärmte Wasser fließt dann über die Versorgungsleitung 20 zurück zum Verbraucher 22.
    2. 2. Da der Zirkulationsvolumenstrom ständig strömt, befindet sich die zweite Vorlaufleitung 34 permanent auf Temperatur. Da das Zirkulationswasser, welches das Heizungsmedium abkühlt, ein Temperaturniveau von 55°C vorweist, kann sich das Heizungsmedium lediglich minimal auf dieses Niveau abkühlen.
    3. 3. Das schwach abgekühlte Heizungsmedium (um die 55°C) strömt durch die zweite Rücklaufleitung 60 in die Haupt-Pufferspeicher 32A, 32B und schichtet sich dort in die passende Temperaturzone ein. Dies kann dann durch Nacherhitzung der zentralen Heizanlage 46 erneut zur Trinkwarmwassererzeugung verwendet werden.
    4. 4. Um die langen Totleitungen in Nichtnutzungszeiten hygienisch einwandfrei zu halten, ist eine Spüleinrichtung 24 den ersten und dritten Wärmeübertragern 6, 14 in Strömungsrichtung nachgelagert vorgesehen. Wenn diese Wasser ausspült, fließt frisches kaltes Wasser durch den Anschluss 2 in das System nach.
    Sondervariante abgesenkte Warmwassertemperatur bei dem System nach Fig. 1
  • Um eine noch effektivere Betriebsweise des zweiten Wärmeübertragers 54 erzielen zu können, und um die Rücklauftemperatur der ersten Wärmeübertrager 6 zum Neben-Pufferspeicher 48 weiter abzukühlen, ist eine Absenkung der eingestellten Warmwassertemperatur (Sollwert) der ersten Wärmeübertrager 6 auf bspw. 50°C in Kombination mit Spülmaßnahmen durch die übergeordnete Steuerung einstellbar. Durch die Absenkung der eingestellten Warmwassertemperatur auf minimal 50°C resultieren kältere Rücklauftemperaturen, da das Heizungsmedium das Warmwasser nicht so stark erwärmen muss und sich länger an diesem abkühlen kann. Weiterhin vorteilhaft ist bei dieser Variante eine hohe Vorlauftemperatur, da aus ihr im Verhältnis ein noch stärker abgekühlter Rücklauf gegenüber einem "kälteren" Vorlauf resultiert.
  • Mit diesem stärker abgekühlten Heizungsmedium kann der zweite Wärmeübertrager 54 wieder mehr Energie an das Heizungsmedium und den Neben-Pufferspeicher 48 abgeben.
  • Diese Sondervariante ist an Bedingungen geknüpft, die eingangs in Verbindung mit einer Vorwärmstufe beschrieben wurden. Daher werden die ersten Wärmeübertrager 6 bei dieser Sonderlösung täglich auf >60°C aufgeheizt. Zudem wird bei der Sondervariante eine Zwangsspülung der zweiten Leitung 10 über die Spüleinrichtung 24 implementiert, sodass ein Wasserwechsel minimal alle 72 h über die ersten Wärmeübertrager 6 garantiert ist.
    • Funktionsweise mit Umschaltventil 66 (exemplarisch erklärt an Fig. 3)
  • Die Installationsvariante nach Fig. 3 funktioniert auf der Trinkwasserseite genauso wie die Installationsvariante nach Fig. 1. Da diese bereits vorweg beschrieben wurde, wird im Nachfolgenden lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
  • Prinzipiell ändert sich durch das Umschalten des Umschaltventils 66 lediglich das Temperaturniveau des Heizungsmediums, das den ersten Wärmeübertragern 6 zugeleitet wird.
  • Die dritten Wärmeübertrager 14 bleiben von der Funktion des Umschaltventils 66 ausgeschlossen und funktionieren autark gegenüber den ersten Wärmeübertragern 6. Durch das Umschaltventil 66 erfüllt die Verschaltung die Anforderungen des DVGW Arbeitsblattes durch tägliches Umschalten zwischen Neben-Pufferspeicher 48 und Haupt-Pufferspeicher 32A, 32B. Somit können die ersten Wärmeübertrager 6 auch mit einem Heizungsmedium > 60°C aus den Haupt-Pufferspeicher 32A, 32B täglich versorgt werden. Beim Umschalten des Umschaltventils 66 in Richtung des Neben-Pufferspeichers 48 wird das Trinkwasser auf ein deutlich geringeres Temperaturniveau basierend auf der geringeren Vorlauftemperatur des Neben-Pufferspeichers 48 vorgewärmt. Da den ersten Wärmeübertragern 6 dann lediglich ein "kälteres" Vorlaufmedium unter 60°C zur Verfügung steht, wird eine spezielle Reglerlogik implementiert, die nachfolgend noch beschrieben wird. Mit dieser Logik regelt die Steuerung die ersten Wärmeübertrager 6 so, dass der Sollwert ein bestimmtes Verhältnis zur Vorlauftemperatur des Neben-Pufferspeichers 48 einnimt. Die Differenz zwischen der eigentlich gewünschten Temperatur für warmes Trinkwasser von ca. 60°C und der sich einstellenden Warmwassertemperatur gemäß Sollwert wird durch das Nacherwärmen der dritten Wärmeübertrager 14 sichergestellt.
    • Funktionsweise Zapffall bei Umschaltventil 66 in Richtung Neben-Pufferspeicher 48
    1. 1. Das Umschaltventil 66 ist so gestellt, dass die ersten Wärmeübertrager 6 mit Heizungsmedium aus dem Neben-Pufferspeicher 48 versorgt werden. Die zu dieser Stellung korrespondierende Fließrichtung wird im folgenden Text als "Fließrichtung A" bzw. "Strömungsrichtung A" bezeichnet.
    2. 2. Das durch die Erwärmung des Trinkwassers abgekühlte Heizungsmedium wird aus den ersten Wärmeübertragern 6 über die erste Rücklaufleitung 30 in den Neben-Pufferspeicher 48 geleitet.
    3. 3. Aus dem "kalten" Neben-Pufferspeicher 48 kann sich der zweite Wärmeübertrager 54 das kalte Rücklaufwasser ziehen, um die Wärme der vorgelagerten Prozesse bspw. 40°C oder höher daran abzukühlen.
    4. 4. Über die Fließrichtung A wird die Abwärme aus den vorgelagerten Prozessen dann wieder komplett von den ersten Wärmeübertragern 6 angesaugt und für die Trinkwasservorerwärmung verwendet.
    Funktionsweise Zapffall bei Umschaltventil 66 in Richtung Haupt-Pufferspeicher 32A, 32B
  • Durch die Anforderung eine Vorwärmstufe täglich aufzuheizen, wird das Umschaltventil 66 täglich in Richtung des Haupt-Pufferspeichers 32A, 32B umgeschaltet. Die zu dieser Stellung korrespondierende Fließrichtung wird im folgenden Text als "Fließrichtung B" bzw. "Strömungsrichtung B" bezeichnet.
    1. 1. Durch eine Regelung der übergeordneten Steuerung erhält das Umschaltventil 66 einen Kontakt oder Impuls die Stellung seiner innenliegenden Kugel zu verändern. Fließrichtung A wird dadurch verschlossen und Fließrichtung B wird geöffnet.
    2. 2. Die ersten Wärmeübertrager 6 ziehen nun das hoch temperierte Heizungswasser aus den Haupt-Pufferspeichern 32A, 32B (Strömungsrichtung B) und verwenden dies für die Vorwärmung des kalten Trinkwassers.
    3. 3. Aus dem "kalten" Neben-Pufferspeicher 48 zieht sich der zweite Wärmeübertrager 54 das kalte Rücklaufwasser, um die Wärme der vorgelagerten Prozesse bspw. 40°C oder höher daran abzukühlen.
    4. 4. Da die Fließrichtung A versperrt ist, strömt das durch die WRG erwärmte Heizungsmedium im Neben-Pufferspeicher 48 auf und wird im Lastfall der ersten Wärmeübertrager 6 durch die Wärmeträgermedium-Pumpen 36 vom Neben-Pufferspeicher 48 in die Haupt-Pufferspeicher 32A, 32B gezogen. Dort wird es entweder von der zentralen Heizanlage 46 angesaugt oder mischt sich im Haupt-Pufferspeicher 32A, 32B auf eine höhere Temperatur, die erneut zur Trinkwarmwasserbereitung verwendet werden kann.
    5. 5. Nach einer definierten Zeit oder nach einem definierten Volumen erfolgt erneut ein Impuls und das Umschaltventil 66 verschließt die Strömungsrichtung B und öffnet die Strömungsrichtung A.
    Regellogik Installationsvariante nach Fig. 1:
  • Die ersten Wärmeübertrager 6 werden bei der Sondervariante über den Tag mit abgesenkten Warmwassertemperaturen betrieben, bspw. 50°C. Um dies normativ korrekt zu betreiben, müssen die ersten Wärmeübertrager 6 mindestens einmal pro Tag auf 60°C Warmwassertemperatur angehoben werden. Das Intervall wie oft die Anhebung stattfindet und die Dauer der Anhebung ist durch die übergeordnete Steuerung variabel einstellbar.
  • Um dies hygienisch einwandfrei umzusetzen, wird folgende Regellogik vorgeschlagen:
    1. 1. Regulärer Betrieb der ersten Wärmeübertrager 6 mit abgesenkter Warmwassertemperatur, bspw. 50°C.
    2. 2. Ein übergeordneter Befehl geht an die Steuerungseinheiten 38 der ersten Wärmeübertrager 6 zur Anhebung der Warmwassertemperatur (Sollwert) über einen definierten Zeitraum.
    3. 3. Da den ersten Wärmeübertragern 6 der "heiße" Vorlauf aus den Haupt-Pufferspeichern 32A, 32B zur Verfügung steht, ist ein Anheben der Warmwassertemperatur ohne weitere Schaltbefehle an zentrale Heizanlage 46 oder andere Bauteile möglich.
    4. 4. Nach Ablauf des definierten Zeitraums schaltet ein übergeordneter Befehl die ersten Wärmeübertrager 6 wieder auf die reduzierte Warmwassertemperatur zurück.
    Regellogik Installationsvariante nach Fig. 3:
  • Die zu erreichende Temperatur nach den ersten Wärmeübertragern 6 in der zweiten Leitung 10 ist maßgeblich abhängig von dem zur Verfügung stehenden Temperaturniveau aus der WRG. Die Temperatur kann durch die ersten Wärmeübertrager 6 bei Fließweg A maximal auf dieses Temperaturniveau angehoben werden. Jedoch ist eine so starke Anhebung gar nicht sinnvoll, da die Heizungsmittelvolumenströme dadurch sehr hoch werden und die Auskühlung des Heizungsmediums immer geringer wird. Somit ist es sinnvoll eine gewisse Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatur des Neben-Pufferspeichers 48 und der eingestellten Warmwassertemperatur ersten Wärmeübertragern 6 (Sollwert) einzuhalten.
  • Die Vorlauftemperatur des Neben-Pufferspeichers 48 kann aufgrund eines schwankenden Temperaturniveaus bei der WRG stark variieren, was die feste Definition einer konstanten Temperatur als Sollwert erschwert. Daher wird vorgeschlagen, den Sollwert von der Vorlauftemperatur in Fließrichtung A abhängig zu machen. Bspw.: Sollwert = (Vorlauftemperatur der Fließrichtung A) -X, wobei X= 5°C oder X=10°C. Eine Volumenstromabhängigkeit ist ebenfalls denkbar: Bspw. kann der Wert für X höher sein, wenn ein großer Warmwasserbedarf erwartet wird und kleiner, wenn ein geringerer Warmwasserverbrauch erwartet wird. Als Beispiel seien folgende Wertepaare genannt:
    • Großer Warmwasserbedarf (100 l/min): Vorlauftemperatur 50°C; Sollwert 40°C; Rücklauftemperatur 20°C.
    • Geringer Warmwasserbedarf (20 l/min): Vorlauftemperatur 50°C; Sollwert 45°C; Rücklauftemperatur 20°C.
    • Um eine maximal kalte Rücklauftemperatur zu erzielen ist auch ein von der Rücklauftemperatur abhängiger Sollwert denkbar.
    Temperaturregelung ohne Verbrauch
  • Die übergeordnete Steuerung kann so eingestellt sein, dass die ersten Wärmeübertrager 6 zur Desinfektion auf zumindest 60°C erwärmt werden, ohne dass eine Zapfung durch den Verbraucher oder eine Spülung durch die Spüleinrichtung stattfinden. Hierfür werden die Wärmeträgermedium-Pumpen 36 entsprechend angesteuert. Die ersten Wärmeübertrager 6 werden durch das "heiße" Vorlaufmedium erwärmt und nach einer bestimmten Wartezeit durch einen Befehl einer übergeordneten Regelung mit frischem kaltem Wasser gespült. Die Kaltspülung erfolgt dabei ohne eine Erwärmung des Kaltwassers. Während die Wärmeträgermedium-Pumpen 36 der ersten Wärmeübertrager 6 für gewöhnlich nur bei einem Verbrauch oder zur Desinfektion in Betrieb sind, sind die Wärmeträgermedium-Pumpen 36 der dritten Wärmeübertrager 14 in der Regel dauerhaft in Betrieb, um einen ständigen Zirkulationsstrom zu gewährleisten.
    • Regellogik Spülung warm
  • Bei dem routinemäßigen Aufheizen der ersten Wärmeübertrager 6 auf bspw. 60°C soll eine Spülung der Spüleinrichtung 24 übergeordnet ausgelöst werden können, um sicherzustellen, dass neben den ersten Wärmeübertragern 6 auch die zweite Leitung 10 zwischen den ersten Wärmeübertragern 6 und den dritten Wärmeübertragern 14 aufgeheizt wird, da diese ebenfalls mit einem geringen Temperaturniveau betrieben wurde.
    • Regellogik Spülung kalt
  • Neben der routinemäßigen Aufheizung ist es sinnvoll auch in kürzeren Abständen den Wasserinhalt auszutauschen, ohne diesen vorher zu erwärmen. Bei der Spülung, kalt, wird der Wasserinhalt ohne Erwärmung ausgetauscht.
    1. 1. Trinkwasserzapfung durch den Verbraucher endet, die ersten Wärmeübertrager 6 befinden sich auf Temperatur.
    2. 2. Ein Befehl des Spüleinrichtungs-Steuerungsmoduls 42 öffnet das Spülventil 26 der Spüleinrichtung 24.
    3. 3. Ein Befehl der übergeordneten Steuerung untersagt den Wärmeträgermedium-Pumpen 36 der ersten Wärmeübertrager 6 das Anlaufen trotz eines Volumenstroms, der durch die Spülung über die Geräte strömt.
    4. 4. Durch das Öffnen des Spülventils 26 strömt zwangsläufig kaltes Frischwasser durch die erste Leitung 4 über die ersten Wärmeübertrager 6 und die zweite Leitung 10 in die Spüleinrichtung 24 und spült das hygienisch bedenkliche Wasser aus.
    5. 5. Nach einem gewissen Volumen, der durch einen Sensor der übergeordneten Steuerung erfasst wird, kommt der Befehl zum Schließen der Spüleinrichtung 24 und Fortsetzen des regulären Betriebes.
    6. 6. Die dritten Wärmeübertrager 14 bleiben von dieser Funktion ausgenommen, um die Rückerwärmung des Zirkulationsvolumenstroms sicher zu stellen. Das Spülventil 26 für diese Spülung, kalt, ist daher vorzugsweise in Strömungsrichtung den dritten Wärmeübertrager 14 vorgelagert angeordnet.
    Regellogik Spülung WRG
  • Bei der Regellogik Spülung WRG kann die übergeordnete Steuerung so eingestellt sein, dass eine Spülung während der Versorgung der ersten Wärmeübertrager 6 mit "kalten" Vorlaufmedium (Fließrichtung A) erfolgt.
    • Spülung der Zirkulationsleitung
  • Bei Nichtbenutzung des Verbrauchers kann es sinnvoll sein, auch das Wasser der Zirkulationsleitung 12 auszutauschen. Hierfür wird ein Spülventil 26 der Spüleinrichtung 24 an die Versorgungsleitung angeschlossen, sodass die Spüleinrichtung beispielsweise einen zeitgesteuerten Wasserwechsel alle 72 h einleiten kann.
  • Damit die Warmwassertemperaturen im nachgeschalteten Rohrnetz auf der Verbraucherseite nicht zusammenbrechen, sollte die Spüleinrichtung 24 möglichst einen konstanten Volumenstrom aus dem System spülen, wobei das nachströmende Kaltwasser direkt von den ersten Wärmeübertragern 6 konstant nacherwärmt wird.
    • Protokollieren der Spülungen und der thermischen Desinfektion
  • Nach jedem Durchlauf der thermischen Desinfektion oder einer Spülung sollten die relevanten Daten zum späteren Nachweis der korrekten Betriebsweise auf einen Datenlogger geschrieben werden. Diese Daten sind vorzugsweise: Dauer der Desinfektion/Spülung, Start! Stopp der Desinfektion/Spülung, Datum/ Uhrzeit der Desinfektion/Spülung, Erreichte Temperatur bei der Desinfektion/Spülung oder dem Umschalten des Umschaltventils, Spülvolumen.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    Anschluss an eine Frischwasserversorgung
    4
    erste Leitung
    6
    erster Wärmeübertrager
    8
    Auslass des ersten Wärmeübertragers
    10
    zweite Leitung
    12
    Zirkulationsleitung
    14
    dritter Wärmeübertrager
    16
    Zirkulationspumpe
    18
    Auslass des dritten Wärmeübertragers
    20
    Versorgungsleitung
    22
    Verbraucher
    24
    Spüleinrichtung
    26
    Spülventil
    28
    freier Auslauf
    30
    erste Vorlaufleitung
    32A; 32B
    Haupt-Pufferspeicher
    34
    zweite Vorlaufleitung
    36
    Wärmeträgermedium-Pumpe
    38
    Steuerungseinheit
    40
    Temperatursensor
    42
    Spüleinrichtungs-Steuerungsmodul
    44
    dritte Vorlaufleitung
    46
    zentrale Heizanlage
    48
    Neben-Pufferspeicher
    50
    erste Rücklaufleitung
    52
    WRG-Vorlaufleitung
    54
    zweiter Wärmeübertrager
    56
    WRG-Rücklaufleitung
    58
    Verbindungsleitung
    60
    zweite Rücklaufleitung
    62
    dritte Rücklaufleitung
    64
    dritte Leitung
    66
    Umschaltventil
    P
    primäres Wärmeträgermedium
    S
    sekundäres Wärmeträgermedium

Claims (15)

  1. Warmwasserversorgungssystem, aufweisend
    einen Anschluss an eine Frischwasserversorgung (2) zum Einlassen von kaltem Trinkwasser in das Warmwasserversorgungssystem,
    einen ersten Wärmeübertrager (6) zur Wärmeübertragung von Wärme eines primären Wärmeträgermediums (P) auf das kalte Trinkwasser,
    eine das erwärmte Trinkwasser führende Versorgungsleitung (4), an die zumindest ein Verbraucher (22) angeschlossen ist,
    einen zweiten Wärmeübertrager (54) zur Wärmerückgewinnung durch Wärmeübertragung von Wärme eines sekundären Wärmeträgermediums (S) auf das sich durch Wärmeabgabe an das Trinkwasser abgekühlte primäre Wärmeträgermedium (P), und
    eine Strömungsenergie auf das primäre Wärmeträgermedium (P) übertragende Wärmeträgermedium-Pumpe (36).
  2. Warmwasserversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das primäre Wärmeträgermedium (P) zum größten Teil oder vollständig aus Wasser besteht und vorzugsweise durch eine zentrale Heizanlage (46) des Warmwasserversorgungssystems auf eine Temperatur erhitzbar ist, die bevorzugt zumindest 60°C oder größer als 60°C ist.
  3. Warmwasserversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das sekundäre Wärmeträgermedium (S) ein Abwärme enthaltendes Fluid und/oder Abwasser oder Grauwasser ist, wobei die Temperatur des sekundären Wärmeträgermediums (S) bevorzugt mindestens 35°C und weniger als 60°C beträgt.
  4. Warmwasserversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zumindest einen Pufferspeicher (32A, 32B, 48) für das primäre Wärmeträgermedium (P).
  5. Warmwasserversorgungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch
    zumindest einen mit dem ersten Wärmeübertrager (6) verbundenen Haupt-Pufferspeicher (32A, 32B), der mit einer zentralen Heizanlage (46) des Warmwasserversorgungssystems kommuniziert, um einen Teil des primären Wärmeträgermediums (P) auf einer Temperatur von zumindest 60°C oder höher bereitzuhalten,
    zumindest einen mit dem zweiten Wärmeübertrager (54) verbundenen Neben-Pufferspeicher (48), der einen anderen Teil des primären Wärmeträgermediums (P) für die Wärmerückgewinnung bereithält,
    eine Verbindungsleitung (58) zwischen dem Hauptpufferspeicher (32A, 32B) und dem Nebenpufferspeicher (48) zur Übertragung von durch die Wärmerückgewinnnung erwärmten primärem Wärmeträgermedium aus dem Neben-Pufferspeicher (48) in den Haupt-Pufferspeicher (32A, 32B),
    eine den ersten Wärmeübertrager (6) mit dem Nebenpufferspeicher (48) verbindende erste Rücklaufleitung (50) zur Rückführung von sich durch Wärmeabgabe an das Trinkwasser abgekühltem primären Wärmeträgermedium aus dem Haupt-Pufferspeicher (32A, 32B) in den Neben-Pufferspeicher (48), und
    vorzugsweise ein zwischen dem ersten Wärmeübertrager (6) und den Pufferspeichern (32A, 32B, 48) vorgesehenes Umschaltventil (66) zum Umschalten zwischen einem Zulauf zu dem ersten Wärmeübertrager (6) aus dem Neben-Pufferspeicher (48) und einem Zulauf zu dem ersten Wärmeübertrager (6) aus dem Haupt-Pufferspeicher (32A, 32B).
  6. Warmwasserversorgungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen dritten Wärmeübertrager (14) zur Erwärmung des Trinkwassers, der parallel oder in Reihe zu dem ersten Wärmeübertrager (6) an die Versorgungsleitung (20) angeschlossen ist.
  7. Warmwasserversorgungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine der Zirkulationsleitung (12) oder der Versorgungsleitung (20) zugeordnete Spüleinrichtung (24) mit einem Spülventil (26) zum Ablassen von Trinkwasser aus dem Warmwasserversorgungssystem.
  8. Warmwasserversorgungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Wassertemperatursensor (40), der einem Trinkwasserauslass (8) des ersten Wärmeübertragers (6) zugeordnet ist, und eine Steuerungseinheit (38) zur Regelung der Wassertemperatur des durch den ersten Wärmeübertrager (6) erwärmten Trinkwassers durch Ansteuern der Wärmeträgermedium-Pumpe (36).
  9. Warmwasserversorgungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (38) die Wärmeträgermedium-Pumpe (36) derart steuert, dass die durch den Wassertemperatursensor (40) gemessene Temperatur einem einstellbaren Sollwert entspricht.
  10. Warmwasserversorgungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (38) derart eingestellt ist, dass der Sollwert einem abgesenkten Warmwassertemperaturwert entspricht und zumindest einmal pro Tag für eine vorbestimmte Zeit oder für eine vorbestimmte Durchflussmenge auf einen Temperaturwert von zumindest 60°C oder größer als 60°C angehoben wird.
  11. Warmwasserversorgungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (38) das Umschaltventil (66) so steuert, dass für die vorbestimmte Zeit oder die vorbestimmte Durchflussmenge der Zulauf zu dem ersten Wärmeübertrager (6) aus dem Haupt-Pufferspeicher (32A, 32B) freigegeben ist und davor und danach der Zulauf zu dem ersten Wärmeübertrager (6) aus dem Neben-Pufferspeicher (48) freigegeben ist.
  12. Warmwasserversorgungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Spüleinrichtungs-Steuerungsmodul (42) zur Einleitung eines Trinkwasserwechsels durch Ansteuern des Spülventils (26) der Spüleinrichtung (24), wobei die Steuerungseinheit (38) vorzugsweise derart eingerichtet ist, dass die Wärmeträgermedium-Pumpe (36) für die Dauer der Offenstellung des Spülventils (26) außer Betrieb gesetzt wird.
  13. Warmwasserversorgungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert variabel eingestellt und insbesondere abhängig ist a) von einer Vorlauftemperatur des ersten Wärmeträgermediums aus dem Neben-Pufferspeicher (48) und/oder einem Trinkwarmwasserverbrauch und/oder b) von einer Rücklauftemperatur des ersten Wärmeträgermediums zu dem Neben-Pufferspeicher (48) und/oder einem Trinkwarmwasserverbrauch.
  14. Warmwasserversorgungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in die Steuerungseinheit (38) implementierten Desinfektions-Betriebsmodus, in dem das Trinkwasser auf eine Temperatur von über 60°C erwärmt und durch Ansteuern des Spülventils (26) aus dem Warmwasserversorgungssystem abgelassen wird.
  15. Warmwasserversorgungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Datenlogger zur Protokollierung von Dauer, Start, Stopp, Datum und/oder Uhrzeit eines Trinkwasserwechsels durch die Spüleinrichtung und/oder einer Aktivierung des Desinfektions-Betriebsmodus und/oder eines aus dem Warmwasserversorgungssystem bei einem Wasserwechsel abgelassenen Spülvolumens und/oder der durch einen Temperatursensor gemessenen Wassertemperatur.
EP23169718.6A 2022-04-25 2023-04-25 Warmwasserversorgungssystem mit wärmerückgewinnung Pending EP4269882A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202022102207.0U DE202022102207U1 (de) 2022-04-25 2022-04-25 Warmwasserversorgungssystem mit Wärmerückgewinnung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4269882A1 true EP4269882A1 (de) 2023-11-01

Family

ID=81654446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23169718.6A Pending EP4269882A1 (de) 2022-04-25 2023-04-25 Warmwasserversorgungssystem mit wärmerückgewinnung

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4269882A1 (de)
DE (1) DE202022102207U1 (de)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4206074A1 (de) * 1992-02-27 1993-09-02 Sandler Energietechnik Anordnung zur entnahme von warmem oder heissem brauchwasser von trinkwasserqualitaet
EP0594020A1 (de) * 1992-10-17 1994-04-27 Werner Dipl.-Ing. Dünnleder Anlage zum Erwärmen von Brauchwasser und zum Abtöten von Legionellen in diesem Brauchwasser
EP1553353A1 (de) * 2004-01-07 2005-07-13 Cetetherm GmbH Wärmetauschersysteme GmbH Bypass im Reaktionsspeichervorlauf
WO2006101405A2 (en) * 2005-03-23 2006-09-28 Kjell Emil Eriksen A system for utalization of renewable energy sources
DE102006032048A1 (de) * 2006-07-10 2008-01-17 Girolami Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Trinkwasseranlage und Trinkwasseranlage
DE102009030625A1 (de) * 2009-06-25 2010-12-30 Ulrich Schmid Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Wärmeerzeugung aus der Abwärme der Abgase von insbesondere Erdgas-betriebenen Kesselanlagen und/oder BHKW's und Anlage zur Wärmeerzeugung
EP3249314A1 (de) * 2015-01-20 2017-11-29 Osaka Gas Co., Ltd. Wärmezufuhrsystem
WO2019025531A1 (de) * 2017-08-04 2019-02-07 Walter Huber Grauwasserwärmerückgewinnungssystem
DE102019000430A1 (de) * 2019-01-22 2020-07-23 Franz Schneider Verfahren zur Erreichung sehr niedriger Rücklauftemperaturen mittels einer Wärmepumpe, Heizanordnung zur Durchführung des Verfahrens, sowie System für Wärme- und Kälteverteilnetze

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4206074A1 (de) * 1992-02-27 1993-09-02 Sandler Energietechnik Anordnung zur entnahme von warmem oder heissem brauchwasser von trinkwasserqualitaet
EP0594020A1 (de) * 1992-10-17 1994-04-27 Werner Dipl.-Ing. Dünnleder Anlage zum Erwärmen von Brauchwasser und zum Abtöten von Legionellen in diesem Brauchwasser
EP1553353A1 (de) * 2004-01-07 2005-07-13 Cetetherm GmbH Wärmetauschersysteme GmbH Bypass im Reaktionsspeichervorlauf
WO2006101405A2 (en) * 2005-03-23 2006-09-28 Kjell Emil Eriksen A system for utalization of renewable energy sources
DE102006032048A1 (de) * 2006-07-10 2008-01-17 Girolami Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Trinkwasseranlage und Trinkwasseranlage
DE102009030625A1 (de) * 2009-06-25 2010-12-30 Ulrich Schmid Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Wärmeerzeugung aus der Abwärme der Abgase von insbesondere Erdgas-betriebenen Kesselanlagen und/oder BHKW's und Anlage zur Wärmeerzeugung
EP3249314A1 (de) * 2015-01-20 2017-11-29 Osaka Gas Co., Ltd. Wärmezufuhrsystem
WO2019025531A1 (de) * 2017-08-04 2019-02-07 Walter Huber Grauwasserwärmerückgewinnungssystem
DE102019000430A1 (de) * 2019-01-22 2020-07-23 Franz Schneider Verfahren zur Erreichung sehr niedriger Rücklauftemperaturen mittels einer Wärmepumpe, Heizanordnung zur Durchführung des Verfahrens, sowie System für Wärme- und Kälteverteilnetze

Also Published As

Publication number Publication date
DE202022102207U1 (de) 2022-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0594020B1 (de) Anlage zum Erwärmen von Brauchwasser und zum Abtöten von Legionellen in diesem Brauchwasser
EP2154436B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Wärmenutzung
DE3622139C2 (de)
DE3916195C2 (de) Wasserversorgungsanlage
EP3321594B1 (de) Wassersystem mit einem durchflusserwärmer und einer spülstation
DE202010017764U1 (de) Vorrichtung zur Wärmeversorgung von Gebäuden
EP3147574B1 (de) Absperrventil für ein heizungssystem und heizungssystem
DE102010019727B4 (de) Verfahren und Übergabestation zur Übertragung von Wärme
DE102010044535B4 (de) Warmwasserbereitungsanlage und Verfahren zum Betreiben einer Warmwasserbereitungsanlage
EP3705789B1 (de) Wasserversorgungssystem und verfahren zum betreiben eines solchen
DE202005001757U1 (de) Trinkwasser-Anlage
DE19504730C1 (de) Warmwasserbereitungsanlage nach dem Durchflußprinzip mit Leistungsbegrenzung
EP1371910B1 (de) Hausanschlussstation für Fernwärme
EP4269882A1 (de) Warmwasserversorgungssystem mit wärmerückgewinnung
DE102005005091B4 (de) Anlage zum Erwärmen von Trinkwasser und zum Abtöten von Legionellen in diesem Trinkwasser
DE3727442A1 (de) Verfahren zur erzeugung von warmwasser und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
EP4056768A1 (de) Trinkwasser-installation
EP1207355A2 (de) Zentrale Kühl- und/oder Heizvorrichtung für zumindest ein Gebäude
EP3617601B1 (de) Warmwassersystem, insbesondere trinkwassererwärmungs- und trinkwasserleitungsanlagen
EP2778541B1 (de) Schaltung zur Senkung der primären Rücklauftemperatur in Fernwärmeanlagen
DE202008010683U1 (de) Vorrichtung zur Wärmenutzung
EP3670765A1 (de) Warmwasserbereiterspeisung
AT500552B1 (de) Trinkwasser-anlage
DE3928074A1 (de) Verfahren und warmwasserspeicher zur verringerung des legionella-infektionsrisikos
EP4105396B1 (de) Trink- und brauchwassersystem

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20240304

17P Request for examination filed

Effective date: 20240322

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR