NL1013341C1 - Beheer van verwarmd water in een voorraadboiler met anti-Legionella voorzieningen. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Beheer van verwarmd water in een voorraad-boiler met anti-Legionella voorzieningen

De uitvinding heeft betrekking op een voorraadboiler-systeem volgens de aanhef van conclusie 1 alsmede op een werkwijze voor het beheren van een voorraad verwarmd water volgens de aanhef van conclusie 10.

5 Dergelijke boiler-systemen en werkwijzen zijn uit de praktijk bekend worden en kunnen bijvoorbeeld gestookt worden door een externe centrale verwarmingsketel die ook dient voor het verwarmen van een medium voor het overdragen van warmte ten behoeve van ruimteverwarming. Als fluïdum voor de 10 warmte-overdracht wordt in het algemeen water toegepast, maar in principe kunnen ook andere warmte-overdrachtsmedia, zoals olie of stoom worden toegepast. Het is echter ook bekend boilers direct te stoken of tapwater te verwarmen in een locatie buiten het waterreservoir en het na te zijn ver-15 warmd aan het toe te voeren.

Water dat in de voorraadboiler wordt tot aan het gebruik opgeslagen in de voorraadboiler. Een probleem bij de opslag van warm water is dat in water met een temperatuur tussen de 25°C en 55°C na langere tijd gezondheidsbedreigen-20 de groei van Legionellabacteriën kan ontstaan. Om dergelijke groei tegen te gaan wordt het opgeslagen water op een hoge temperatuur gehouden, bij voorkeur hoger dan 60°C.

Het probleem bestaat echter dat ondanks de genomen maatregelen toch bacteriegroei optreedt in de bekende voor-25 raadboilers en met Legionellabacteriën besmet water de boiler verlaat.

Het is een doel van de uitvinding gezondheidsbedreigende groei van Legionellabacteriën in warm water in voor-raadboilers tegen te gaan.

30 Daartoe voorziet de uitvinding in een voorraadboiler- systeem volgens conclusie 1 alsook in een werkwijze volgens conclusie 10.

Door het verplaatsen van water uit ten minste een ondergelegen gebied van het reservoir naar een ander gebied 1013^41 -2- van het warmwaterreservoir wordt voorkomen, dat de temperatuur onderin het reservoir langere tijd onder een grenswaarde blijft, waarbij zich gezondheidsbedreigende groei van I.e-gionellabacteriën voor kan doen. Het koudere water onderir.

5 het warmwaterreservoir wordt althans gedeeltelijk verdreven naar warmere gedeeltes binnen het reservoir waar het door het warmere water opgewarmd wordt tot een temperatuur waarbij Legionella-groei wordt tegengegaan. Hierdoor worden voorkomen dat de temperatuur in gedeeltes van het water ir.

10 het reservoir langdurig onder een temperatuur blijft, waarbij gezondheidsbedreigende groei van Legionellabacteriën kan ontstaan.

Bijzonder voordelige uitvoeringen van de uitvinding zijn neergelegd in de afhankelijke conclusies.

15 De uitvinding wordt navolgend toegelicht aan de hanc.

van een beschrijving van een aantal uitvoeringsvoorbeelder. van de uitvinding en aan de hand van de tekening waarin: fig. 1 een schematisch zijaanzicht in doorsnede van een voorraadboiler-systeem volgens een eerste uitvoerings-20 voorbeeld van de uitvinding toont, en fig. 2 een schematisch zijaanzicht in doorsnede van een voorraadboiler-systeem volgens een tweede uitvoerings-voorbeeld van de uitvinding toont.

De uitvinding wordt allereerst beschreven en toege-25 licht aan de hand van de in fig. 1 getoonde uitvoering die: de op dit moment de meeste voorkeur genietende uitvoeringsvorm van de uitvinding vormt.

Het in fig. 1 getoonde voorraadboiler-systeem 20 heeft een warmwaterreservoir 1. Voor het verwarmen van tapwater in 30 het reservoir 1 is voorzien in een CV-inlaat 2 voor aanvoer van warm CV-water, een op de CV-inlaat aansluitend verwarmingselement 3 waardoor zich een kanaal 4 voor het geleiden van CV-water uitstrekt en een CV-uitlaat 5 voor het af.voeren van CV-water dat door de verwarmingsstructuur 3 is gepas-35 seerd en naar de CV-ketel moet worden geretourneerd.

In het navolgende is er steeds vanuit gegaan, dat als warmte-overdragend fluïdum water wordt gebruikt dat ook in 1013341 -3- een centraal verwarmingssysteem circuleert. Het warmte-overdragende fluïdum wordt hierna derhalve kortheidshalve aangeduid als CV-water. Het zal de deskundige duidelijk zijn, dat ook andere warmte-overdragende fluïda kunnen wor-5 den toegepast, zoals, olie, stoom of water dat uitsluitend tussen de ketel en de boiler circuleert.

Voor het aanvoeren van tapwater is voorzien in een met het reservoir 1 communicerende koud-tapwater-toevoer 6. Voor het afvoeren van verwarmd tapwater is voorzien in een met 10 het reservoir 1 communicerende tapwater-afvoer 7. Verder steekt een hoofdtemperatuur-sensor 8 van onderaf uit in het reservoir zodanig dat de hoofdsensor 8 in een middengedeelte van het reservoir 1 is gelegen, omgeven door de verwarmings-structuur 3. De door de hoofdsensor 8 gedetecteerde tempera-15 tuur in het reservoir wordt, zoals op zich bekend is, gebruikt voor het besturen van de toevoer van CV-water aan het verwarmingselement 3. Het is in beginsel ook mogelijk het warmwaterreservoir direct te stoken of daaraan buiten het reservoir verwarmd tapwater toe te voeren.

20 In het onderste gedeelte van het reservoir is een tweede temperatuursensor 9 gelegen. De sensor 9 is gelegen onder de verwarmingsstructuur 3, en bij voorkeur nabij het uiterste onderuiteinde van het reservoir 1.

Voorts is het reservoir 1 voorzien van een circulatie-25 systeem met een inlaat 10, gelegen in het gebied van een onderste uiteinde van het reservoir 1. De inlaat 10 staat via een pomp 11 in verbinding met een retourkanaal 12 dat uitmondt in een bovengedeelte van het reservoir 1.

De pomp 11 is via een verbinding 13 gekoppeld aan een 30 besturingseenheid 14. De besturingseenheid 14 is tevens verbonden met de temperatuursensor 9 door middel van een. verbinding 15. De besturingseenheid 14 is ingericht voor het activeren van de pomp 14 in afhankelijkheid van de door de temperatuursensor 9 gemeten temperatuur.

35 In bedrijf wordt in het reservoir 1 aanwezig tapwater door middel van de verwarmingsstructuur 3 op als zodanig bekende wijze verwarmd. Daarbij tendentieel water bovenin het 1013341 -4- reservoir tendentieel warmer dan water onderin het reservoir. De hierdoor gevormde temperatuurgradiënt van het in reservoir aanwezige water is op zich gewenst; de inlaat van de tapwater-afvoer 7 is namelijk in een bovenste gedeelte 5 van het reservoir 1 gelegen zodat steeds het warmste wate:: uit het reservoir 1 afgetapt wordt en toevoer van koud, nog te verwarmen water niet resulteert in een wezenlijke afname van de afgifte-temperatuur.

In het onderste gedeelte van het reservoir 1 is der·· 10 halve relatief koud water aanwezig. Kouder water dat in het gebied gelegen onder de verwarmingsstructuur 3 aanwezig i:> kan gedurende langere tijd daar verblijven, doordat bij het verwarmen van het water door de verwarmingsstructuur 3 veroorzaakte circulatie het water onder de verwarmingsstructuur 15 3 niet meeneemt.

In dit voorbeeld is de pomp 11 ingericht voor het v;.a een afgiftekanaal 10 aanzuigen van relatief koud water uit het onder de verwarmingsstructuur 3 gelegen gedeelte van liet reservoir 1 en via het retourkanaal 12 in het reservoir 1 20 brengen van het aangezogen water. Hierdoor wordt het koudere water uit het ondergelegen gebied van het reservoir zodan;.g verwarmd door het warme water bovenin het reservoir dat de temperatuur stijgt tot boven een waarde waarbij gezondheidsbedreigende aanwas van Legionella dreigt.

25 De temperatuursensor 9 meet de temperatuur van het zich onder de verwarmingsstructuur 3 bevindende water en geeft een signaal dat de gemeten temperatuur aangeeft doo:: aan de besturingseenheid 14. De besturingseenheid 14 is ingericht om op basis van de door sensor 9 gemeten temperatuur 30 en een tijdsverloop te bepalen of water in het gebied onder het verwarmingselement behandeld moet worden.

De besturingseenheid 14 kan bijvoorbeeld zijn ingericht voor het activeren van de pomp indien de gemeten temperatuur gedurende 4 uur een waarde tussen de 25°C en 55°C 35 heeft. Indien dit het geval is schakelt de besturingseenheid 14 via verbinding 13 de pomp 11 in.

1013341 -5-

Het wachten met inschakelen totdat de temperatuur in het ondergebied van de voorraadboiler langere tijd in het kritieke gebied is, biedt het voordeel, dat de pomp uitsluitend wordt geactiveerd als er risico van gezondheidsbedrei-5 gende bacteriegroei bestaat. Met het mengen gepaard gaande, ongewenste uitwerkingen op de afgifte-temperatuur, warmteverliezen en slijtage van de pomp 11 wordt zo tegengegaan. Het is overigens ook mogelijk het besturingssysteem uitsluitend op tijdsvertraging of een kritieke temperatuur te laten 10 reageren. Uitsluitend reageren op het verloop van een tijdsinterval biedt het voordeel, dat geen temperatuursensor nodig is. Uitsluitend reageren op het bereiken van een kritieke temperatuur biedt het voordeel, dat gevaar van gezondheidsbedreigende bacteriegroei verder wordt tegengegaan. De 15 temperatuursensor kan dan eventueel iets hoger zijn gemonteerd, zodat de pomp pas geactiveerd wordt als in een betrekkelijk groot gebied de temperatuur onder een grenswaarde is gedaald, hetgeen in het algemeen telkens pas enige tijd na het stoppen van de pomp 11 zal gebeuren.

20 In de koud-tapwater-toevoer 6 is een stromingsschake- laar 40 opgenomen die eveneens is verbonden met de besturingseenheid 14. De besturingseenheid is verder ingericht voor het onderdrukken van activering van de pomp 11 in reactie op een bepaalde duur van signalen van de stromingsscha-25 kelaar 40 die stroming van water door de koud-tapwater- toevoer 6 signaleert. Toevoer van koud tapwater veroorzaakt verversing van water in het ondergelegen gebied van het warmwaterreservoir 1, waardoor Legionella-groei reeds tegen wordt gegaan. Zolang er sprake is van voldoende verversing 30 kan daarom, ondanks lage temperaturen in het ondergelegen gebied van de boiler afgezien worden van activering van de pomp 11 en de bijbehorende, op zichzelf ongewenste, menging van kouder en warmer water in het warmwaterreservoir 1.

Overigens kan ook een omgekeerde pomprichting worden 35 toegepast, waarbij warm water van bovenuit het reservoir 1 naar onderin het reservoir 1 wordt gebracht. Hierbij wordt het te koudere water opgewarmd door het toegevoerde warmere 101334 1 -6- water en wordt convectiestroming gestimuleerd die tot gevolg heeft dat door menging de temperatuur in het ondergelegen gebied van het reservoir 1 voldoende stijgt.

In het in fig. 1 weergegeven voorbeeld bevindt het re-5 tour-kanaal 12 zich op afstand boven het ondergelegen gebied van het reservoir 1, maar ook op afstand van het bovengelegen gebied van het reservoir, bij voorkeur tussen de helft en driekwart van de hoogte van het water in het reservoir]. Dit biedt het voordeel, dat bij het activeren van de pomp 11 10 water uit het ondergebied van het reservoir naar warmere c.e-len wordt gebracht, maar het warmste water in het bovengebied (minstens ongeveer het bovenste een derde tot een vierde deel van het reservoir en bij voorkeur boven de inlaat van de tapwater-afvoer 7) onberoerd blijft, zodat de afgil-15 tetemperatuur van tapwater niet wezenlijk wordt beïnvloed door activering van de pomp 11.

Het heeft de voorkeur om de pomp 11 gedurende een bepaalde vaste tijdsperiode in te schakelen zodat enerzijds al het te langdurig te koude water uit het onderste gebied ven 20 het reservoir 1 wordt verwijderd en anderzijds de als zoc.a-nig gewenste gelaagde temperatuursopbouw van het water in het reservoir 1 niet meer verstoord wordt dan noodzakelij1 is. Hiertoe is de besturingseenheid 14 ingericht om na activering zo lang in te worden geschakeld dat een volume water 25 wordt aangezogen dat in hoofdzaak overeenkomt met het volume van het gedeelte van het reservoir 1 dat zich onder de vei -warmingsstructuur 3 bevindt.

In fig. 2 is een tweede uitvoeringsvoorbeeld volgens de uitvinding getoond. De voorraadboiler 101 heeft een warm-30 waterreservoir 101. Voor het verwarmen van water in het reservoir 101 is voorzien in een CV-inlaat 102 voor aanvoer van CV-water, een op de CV-inlaat aansluitend verwarmingselement 103 waardoor zich een kanaal 104 voor het geleiden van CV-water uitstrekt en een CV-uitlaat 105 voor het afvoe-35 ren van CV-water dat door de verwarmingsstructuur 103 is gepasseerd en naar de warmtebron wordt geretourneerd. Voor het aanvoeren van tapwater is voorzien in een met het reservocr 1013341 -7- 101 communicerend tapwater-toevoer 106. Voor het afvoeren van tapwater is voorzien in een met het reservoir 1 communicerende tapwater-afvoer 107. Verder steekt een hoofdtempera-tuur-sensor 108 van onderaf uit in het reservoir zodanig dat 5 de hoofdsensor 108 in een middengedeelte van het reservoir 101 is gelegen, omgeven door de verwarmingsstructuur 103. De door de hoofdsensor 108 gedetecteerde temperatuur in het reservoir wordt, zoals op zich bekend is, gebruikt voor het aansturen van de CV-ketel voor het regelen van de doorvoer 10 van CV-water door het verwarmingselement 103.

In het onderste gedeelte van het reservoir is een tera-peratuursensor 109 gelegen.

De voorraadboiler 100 verschilt van de voorraadboiler 20 volgens het eerste uitvoeringsvoorbeeld in de uitvoering 15 van de waterverplaatsingsmiddelen. De tapwater-afvoer 107 is voorzien van een klep 110 die is ingericht om de stroming te schakelen tussen een bypass-stand (zoals getoond in fig. 2) en een normale stand (aangeduid met de pijl A in fig. 2). In de normale stand verloopt de tapwater-afvoer 107 ononderbro-20 ken. In de bypass-stand sluit de tapwater-afvoer 107 via een leiding 115 aan op een pomp 130.

De tapwater-toevoer 106 is eveneens voorzien een klep 111 die is ingericht om de stroming te schakelen tussen een bypass-stand (zoals getoond in fig. 2) en een normale stand 25 (aangeduid met de pijl A in fig. 2). In de normale stand verloopt de tapwater-toevoer 106 ononderbroken. In de bypass-stand sluit de tapwater-toevoer 106 via een leiding 116 aan op de pomp 130.

De voorraadboiler 100 is voorzien van een besturings-30 eenheid 120 die door middel van een verbinding 121 de klep 110 kan bedienen en via een verbinding 123 de klep 111 kan bedienen. Verder kan de besturingseenheid 120 via de verbinding 122 de pomp 130 aansturen. De besturingseenheid 120 is verder verbonden met de temperatuursensor 120.

35 Evenals de besturingseenheid 14 uit het eerste uitvoe ringsvoorbeeld is de besturingseenheid 120 ingericht om op basis van de door de sensor 109 gemeten temperatuur te bepa- 1013341 -8- len of water in het reservoir 101 verplaatst moet worden ter bestrijding van Legionella.

Indien waterverplaatsing gewenst is, stuurt de besturingseenheid 120 de kleppen 110, 111 aan zodat deze van de 5 normale stand (aangeduid met de pijlen A in de fig. 2) overgaan in de bypass-stand (zoals getoond in de fig. 2). Vervolgens stuurt de besturingseenheid 120 de pomp 130 aan. Via de tapwater-afvoer 107 wordt dan warm water uit het bovengedeelte van het reservoir 101 afgetapt en via de leiding 13.5 10 en 116 naar de tapwater-toevoer 106 onderin het reservoir 101 gebracht. Hierdoor wordt het te koude onderste water onderin het reservoir 101 deels verdrongen naar een gebied waar het door het verwarmingselement kan worden verwarmd en deels verwarmd door menging met het warme water uit het 15 warmste gedeelte van het reservoir 101. Gezondheidsbedreigende bacteriegroei wordt zo voorkomen.

Dat de richting van waterverplaatsing ten opzichte van het in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld is omgekeerd biedt het voordeel, dat na waterverplaatsing de tapwater-20 afvoer 107 juist is gevuld met warm water bovenuit het reservoir 101. Bij daarop volgende afname van warm tapwater staat daardoor snel warm water ter beschikking..

Doordat de tapwater-toevoer 106 en de tapwater-afvoer 107 tevens de afgifte- en retour-kanalen vormen voor het le-25 circuleren van te verplaatsen water, is het niet nodig extra met het reservoir communicerende leidingen toe te passen.

Dit is van bijzonder voordeel indien de voorgestelde wijze van Legionella-bestrijding wordt toegepast op een bestaance, reeds geïnstalleerde voorraadboiler.

30 Het zal de deskundige duidelijk zijn, dat binnen het kader van de uitvinding nog vele andere uitvoeringen dan c.e getoonde mogelijk zijn. Voor het verplaatsen van water kar. bijvoorbeeld ook worden voorzien in een propeller of ander roerinstrument.

101334 1

Claims (18)

1. Voorraadboilèr-systeem omvattende: een warmwaterreservoir (1, 101), een verwarraingsstructuur (3, 103) voor het verwarmen van water, 5 een met het reservoir (1, 101) communicerende koud- tapwater-toevoer= (6, 106) voor het toevoeren van koud tapwater, en een met het reservoir (1, 101) communicerende warm-tapwater-afvoer (7, 107) voor het afgeven van verwarmd tap- 10 water vanuit het warmwaterreservoir (1, 101), gekenmerkt door waterverplaatsingsmiddelen (10-15, 106, 107, 110, 111, 115, 116, 120-123, 130) voor het verplaatsen van water uit ten minste een ondergelegen gebied van het reservoir (1, 101) naar een ander gebied van het 15 warmwaterreservoir (1, 101) .

2. Voorraadboiler-systeem volgens conclusie 1, verder omvattende een temperatuursensor (9, 109) in genoemd ondergelegen gebied van het warmwaterreservoir (1, 101) en een bedieningsstructuur gekoppeld met genoemde waterverplaat- 20 singsmiddelen voor het activeren van genoemde waterverplaatsingsmiddelen in reactie op een signaal van genoemde temperatuursensor (9, 109) dat een temperatuur onder een bepaalde grenswaarde representeert.

3. Voorraadboiler-systeem volgens conclusie 1 of 2, 25 waarbij de bedieningsstructuur een vertraging omvat voor het activeren van genoemde waterverplaatsingsmiddelen in reactie op het verstrijken van een vertragingsinterval.

4. Voorraadboiler-systeem volgens conclusie 3, waarbij de bedieningsstructuur is ingericht voor het activeren van 30 genoemde waterverplaatsingsmiddelen in reactie op het verstrijken van genoemd vertragingsinterval na. genoemd signaal van genoemde temperatuursensor (9, 109) dat een temperatuur onder genoemde grenswaarde representeert. 1013341 -10-

5. Voorraadboiler-systeem volgens conclusie 4, verder omvattende een stromingsschakelaar voor schakeling in reactie op tapwaterstroming in genoemde tapwater-toevoer of -afvoer en verbonden met genoemde bedieningsstructuur voor 5 het activeren van genoemde waterverplaatsingsmiddelen in reactie op het gedurende een minimum tijdsinterval in combinatie optreden van genoemd signaal van genoemde temperatuur-· sensor (9, 109) dat een temperatuur onder een bepaalde waarde representeert en het uitblijven van schakeling door wa·· 10 terstroming in genoemde tapwater-toevoer of -afvoer.

6. Voorraadboiler-systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemde verwarmingsstructuur (3, 103! in genoemd warmwaterreservoir (1, 101) is gelegen en waarbij genoemd ondergelegen gebied onder de verwarmingsstructuur 15 (3, 103) is gelegen.

7. Voorraadboiler-systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de waterverplaatsingsmiddelen (10-15, 106, 107, 110, 111, 115, 116, 120-123, 130) zijn ingericht voor het telkens verplaatsen van een bepaald watervolume.

8. Voorraadboiler-systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de waterverplaatsingsmiddelen (10-15, 106, 107, 110, 111, 115, 116, 120-123, 130) een afgiftedoor-laat (10, 107) en een in het reservoir (1, 101) uitmondend retourkanaal (12, 106) omvatten, waarbij de waterverplaat--25 singsmiddelen (10-15, 106, 107, 110, 111, 115, 116, 120-123, 130) verder zijn ingericht voor het verplaatsen van water uit het reservoir (1, 101) via de afgiftedoorlaat (10, 107) en het retour-kanaal (12, 106) terug in het reservoir (1 101) .

9. Voorraadboiler-systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemde afgiftedoorlaat en genoemde monding worden gevormd door de tapwatertoevoer (106) en de tapwater-afvoer (107), verder omvattende een omleiding (1L5, 116) tussen genoemde tapwater-toevoer (106) en genoemde t ip-35 water-afvoer (107) alsmede ten minste een klep (110, 111) voor het afsluiten en vrijgeven van genoemde omleiding (1L5, 116). 1013341 -11-

10. Werkwijze voor het beheren van een voorraad verwarmd tapwater in een warmwaterreservoir (1, 101), omvattende : het toevoeren van koud tapwater, 5 het verwarmen van koud tapwater tot verwarmd tapwater, het in het warmwaterreservoir (1, 101) houden van het verwarmde tapwater, en het naar behoefte afgeven van verwarmd tapwater vanuit het warmwaterreservoir (1, 101) , 10 gekenmerkt door het verplaatsen van water uit ten min ste een ondergelegen gebied van het reservoir (1, 101) naar een ander gebied van het warmwaterreservoir (1, 101).

11. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij een signaal wordt gegenereerd dat een indicatie vormt van de tempe- 15 ratuur in genoemd ondergelegen gebied van het reservoir (1, 101) en waarbij genoemd verplaatsen van water geschiedt in reactie op het door genoemd signaal indiceren van een temperatuur onder een bepaalde grenswaarde.

12. Werkwijze volgens conclusie 10 of 11, waarbij ge- 20 noemd verplaatsen van water geschiedt in reactie op het verstrijken van een vertragingsinterval.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, waarbij genoemd verplaatsen van water geschiedt in reactie op het verstrijken van genoemd vertragingsinterval na genoemd signaal van 25 genoemde temperatuursensor (9, 109) dat een temperatuur onder een bepaalde waarde indiceert.

14. Werkwijze volgens een der conclusies 10-13, waarbij genoemd verplaatsen van water geschiedt in reactie op het gedurende een minimum tijdsinterval uitblijven van tap- 30 water-toevoer of -afvoer.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, waarbij genoemd verplaatsen van water geschiedt op het gedurende een minimum tijdsinterval in combinatie optreden van genoemd signaal dat een temperatuur onder een bepaalde waarde indiceert en het 35 uitblijven van tapwater-toevoer of -afvoer. 1013341 -12-

16. Werkwijze volgens een der conclusies 10-15, waarbij bij genoemd verplaatsen van water telkens een bepaald watervolume wordt verplaatst.

17. Werkwijze volgens een der conclusies 10-16, waar-5 bij bij genoemd verplaatsen van water telkens water uit het reservoir (1, 101) wordt afgevoerd en buiten het reservoir om terug in het reservoir (1, 101) wordt gebracht.

18. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij bij genoemd verplaatsen van water telkens water in 10 een bovengelegen gebied van het reservoir ongemoeid wordt gelaten. 1013341