DE20209677U1

DE20209677U1 - Warmwassersystem zur Brauchwassererwärmung in einem Warmwasserbereiter

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Publication number: DE20209677U1
Application number: DE20209677U
Authority: DE
Original assignee: APSH AF 1 MAJ 2000 APS RISSKOV
Current assignee: APSH AF 1 MAJ 2000 APS RISSKOV
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2012-06-22
Also published as: DK1767881T3; EP1767881B1; DK200200188U3; ATE449292T1; EP1271068A2; EP1271068A3; DE60234480D1; EP1767881A1

Description

Die Neuerung betrifft ein Warmwassersystem zur Brauchwassererwärmung in ei-5 nem Warmwasserbereiter mit einem Wärmetauscher, dessen Primärseite Warmwasser und dessen Sekundärseite kälteres Wasser zugeleitet wird.

Warmes Brauchwasser, insbesondere in größeren Anlagen, ist aufgrund auf physikalische/bakterielle Gegebenheiten zurückzuführenden Bakterienwachstums und |10 Schleimbildung häufig schlechter Qualität.

Das Bakterienwachstum kann krankheitserregend sein, und wo Legionellen vorhanden sind, besteht die Gefahr der Legionärskrankheit.

15 Diese Krankheit ist eine Atemwegserkrankung, die, wenn sie in Krankenhäusern usw. mit Patienten mit Immunschwächen auftritt, tödlich sein kann.

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Diejenigen Faktoren, die vor allem auf das Bakterienwachstum im Wasser einwirken, sind die Temperatur, die Aufenthaltszeit des Wassers im Rohrleitungsnetz sowie die Größe der Innenoberflächen. Die Bakterien vermehren sich vor allem bei Temperaturen zwischen 20° und 50⁰C, langen Aufenthaltszeiten und großen Oberflächen.

Konventionell wird versucht, die Gefahr des Bakterienwachstums durch Aufrechterhaltung einer verhältnismäßig hohen Wassertemperatur oder aber mit Ausleerung des im Behälter erwärmten Wassers und eventuell Ausspülung von Schlamm nach Bedarf anzugehen. Problematisch dabei ist jedoch, dass das erwärmte Wasser häu-) fig zwischen den Zapfungen im Behälter und im Rohrleitungsnetz an der Zapfstelle steht, mit der Folge einer Temperatursenkung und dem daraus resultierenden Risiko der Bakterienvermehrung.

Aus der japanischen Patentanmeldung 101 959 45 ist es zur Beseitigung dieses Nachteils bekannt, das Warmwasser in einem Wärmetauscher (Elektro-Warmwasserbereiter) in einem Behälter zu sterilisieren, aus dem eine begrenzte Menge sterilen Wassers gezapft werden kann.

Dieses hat den Nachteil, dass das im Behälter stehende Wasser außerhalb der Zapfungsperioden eine verhältnismäßige große Wassermenge, entsprechend dem Rauminhalt des Behälters, ausmacht, wobei das Wasser sterilisiert werden muss, ehe es gezapft werden kann. Damit ist ein hoher Zeit- und Energieaufwand verbunden, wozu noch das Risiko der Verbrühschäden hinzukommt.

Ferner ist aus der EP 621 450 A2 ein Warmwassersystem zur Brauchwassererwärmung mittels eines Wärmetauschers mit Wärmeversorgung durch einen Pufferspeicher bekannt.

Dieser Pufferspeicher ist dort notwendig, wo die Wärmequelle begrenzt ist, wie z. B. bei Solarheizungsanlagen. Zur Gewährleistung einer passenden Brauchwassertemperatur an der Zapfstelle schon vom Anfang der Wasserzapfung an, ist für das

Brauchwasser ein Zirkulationsregler vorgesehen. Dieses bewirkt, dass die Wassertemperatur in der Umwälzleitung ständig auf rund 40⁰C liegt, genau die für die Vermehrung von Legionellen optimale Temperatur. Da die Länge der Umwälzleitung mindestens dem zweifachen Abstand zwischen dem Wärmetauscher und der Zapfstelle entspricht, bedeutet dieses, dass eine verhältnismäßig große Wassermenge, deren Temperatur konstant rund 40⁰C beträgt, eine wesentliche Ansteckungsgefahr darstellt. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass sich das Bakterienwachstum unter diesen Bedingungen mindestens jede zweite Stunde verdoppelt.

Aufgabe der Neuerung
i

Es ist daher Aufgabe der Neuerung, diese Mängel und Nachteile zu beseitigen, und dieses wird gemäß der Neuerung durch ein Warmwassersystem erreicht, wobei das Wasser auf der Sekundärseite des Warmwasserbereiters, also das warme Brauchwasser, direkt aus dem Wärmetauscher gezapft wird, ohne mit dem schon erwärmten Wasser vermischt zu werden.

Auf diese einfache Weise wird das Bakterienrisiko im gezapften Warmwasser aus dem einfachen Grund reduziert, dass in den Perioden zwischen den Zapfungen keine Vermehrung der Legionellen erfolgen kann, da die Erwärmung und die Zapfung . gleichzeitig erfolgen und somit kein Wasser, in dem die Bakterien würden gedeihen

können, in der Leitung steht.

Die Installation kann daher so kompakt und das Rohrleitungsnetz so direkt gemacht werden, dass eine hohe Wassergeschwindigkeit, eine niedrige Vor- und Rücklauftemperatur sowie eine minimale Speicherung des in der Leitung stehenden Wassers erzielt werden können. Neben den niedrigen Installationskosten kann dadurch der Energieverbrauch niedrig gehalten werden.

Die Erwärmung erfolgt, wenn die Wasserzapfung in Gang gesetzt wird und findet direkt an der Zapfstelle statt. Dadurch wird in möglichst großem Umfang gesichert, dass das Wasser keine der gefürchteten Legionellen enthält.

Dadurch, dass der Primärseite des Wärmetauschers, wie in Anspruch 2 angegeben, Femheizwasser oder eventuell warmes Brauchwasser zugeleitet wird, wird eine einfache Installation erreicht, da schon vorhandene Warmwasserinstallationen verwendet werden können, wodurch die Installationskosten erheblich reduziert werden können.

Dadurch, dass der Sekundärseite des Wärmetauschers, wie in Anspruch 3 angegeben, frisches kaltes Wasser zugeleitet wird, wird gewährleistet, dass das kalte Wasser nicht mit schon früher erwärmtem Wasser vermischt wird.

) Dadurch, dass das der Primär- bzw. der Sekundärseite zugeleitete Wasser anhand

eines druckgesteuerten Reglers geregelt wird, wie in Anspruch 4 angegeben, wird das Funktionieren der Anlage gewährleistet, da der Regler beim Beginn und Unterbrechen der Wasserzapfung als ein On-/Off-Ventil funktioniert.

Ferner ist es zweckmäßig, wie in Anspruch 5 angegeben, die Wasserzapfung mit Hilfe von Magnetventilen zu steuern, da dadurch die Wasserzapfung automatisiert und ihr Ablauf gesteuert werden kann.

Die Zeichnung:

Eine beispielhafte Ausführungsform einer Installation gemäß der Neuerung wird im folgenden anhand der Zeichnung, die einen Warmwasserbereiter perspektivisch gesehen und mit einem teilweise aufgeschnittenen Gehäuse zeigt, eingehender beschrieben.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels:

Die in der Zeichnung gezeigte beispielhafte Ausführungsform eines Warmwasserbereiters 1 ist gemäß der Neuerung an einer Rückwand 3 angeordnet, die derart an der Wand direkt über der Zapfstelle befestigt werden kann, dass das gezapfte Was-

ser 18 den Warmwasserbereiter direkt durch die Auslaufleitung 17 und nicht über Ventile, Ablassstutzen oder ähnliches verlässt.

Das heiße Medium 5, das entweder Fernheizwasser oder die vorhandene Warmwasserzuleitung sein kann, wird der Primärseite des Wärmetauschers 4 durch einen Stutzen 6, eine Rohrleitung 15 und ein Magnetventil 12 zugeleitet.

Frisches Brauchwasser 7 wird der Sekundärseite des Wärmetauschers 4 durch einen Stutzen 8 und einen Regler 9 zugeleitet.

Der Regler 9 ist vorzugsweise nach der im dänischen Gebrauchsmuster Nr. 200000320 beschriebenen Art ausgestaltet.

Die Zapfung des erwärmten Brauchwassers 18 aus der Sekundärseite des Wärme-5 tauschers 4 erfolgt über einen Temperaturfühler 13, der durch eine Kapillarröhre mit dem Regler 9 und einem auf die Auslaufleitung 17 eingeschobenen Magnetventil 11 verbunden ist.

Das erwärmte und jetzt abgekühlte Medium wird aus der Primärseite des Wärmetauschers 4 durch den Regler 9 in eine Auslaufleitung, wie mit dem Pfeil 16 gezeigt, geführt.

Ein Schalter 19 sorgt für die Einschaltung des Stromes für den Warmwasserbereiter, einschließlich der Magnetventile 11,12 und eines nicht gezeigten Mikroprozessors sowie verschiedener Anzeigeleuchten 20 an der Vorderseite des Gehäuses 2. Ferner ist am Regler 9 zur Festlegung der Temperatur des warmen Brauchwassers 18 ein Wassertemperaturregler 10 vorgesehen.

Der Regler 9 und die Ventile 11,12 sind aus für Trinkwasser zugelassenen Materialien hergestellt. Der Wärmetauscher 4 ist vorzugsweise mit reinem Kupfer oder Silber gelötet, und die Rohre und Wärmetauscher sind vorzugsweise aus säurefestem rostfreiem Stahl AISI 316 hergestellt. Sowohl der Wärmetauscher als auch die

Rohrleitungen können gereinigt werden, wobei Chlor in verhältnismäßig hoher Konzentration zugeführt werden kann, ohne Korrosion zu verursachen, dabei sind sowohl die Rohrabmessung als auch die Wärmetauschergröße minimal, so dass bei jeder Wasserzapfung eine kräftige Durchströmung und ein großer Wasseraustausch in vorgegebener Menge, mit einer vorgegebenen Temperatur und zu vorgegebener Zeit stattfinden, wodurch das Milieu für die Bildung von Biofilm, Protozoen und somit die Vermehrung von Legionellen verringert wird.

Außerhalb der Zapfungsperiode stehen rund 3 dl Wasser im Wärmetauscher 4, im Gegensatz zu Behältern und/oder langen Rohrleitungen mit größeren Abmessungen, worin sich vielfach größere Wassermengen befinden, und somit ein potentiell größeres Legionellenrisiko besteht. Wenn notwendig, kann der Wärmetauscher 4 x-Mal/Zeiteinheiten/Tage allein in Bezug auf das Brauchwasser automatisch ausgespült werden, so dass die begrenzte Menge des sich im Wärmetauscher befindenden Brauchwassers in Abhängigkeit von dem tatsächlichen Bedarf ausgetauscht wird, der von den konkret vorhandenen Vermehrungsbedingungen der Legionellen abhängig ist.

Die Temperatur des sich in den Rohrleitungen/im Wärmetauscher befindenden Brauchwassers muss niedriger als 2O⁰C oder höher als 50°-60°C liegen, um die Vermehrung der Legionellen zu verhindern. Der Wärmetauscher 4, der wie erwähnt mit reinem Kupfer oder Silber gelötet ist, gibt in minimalem Umfang Kupfer- oder Silber-Ionen an das sich im Wärmetauscher 4 befindende Wasser ab, was gleichzeitig zur Begrenzung des Vermehrungsmilieus der Bakterien und Reduktion der Bakterienzahl beitragen kann.

Zur Erwärmung der Primärseite des Wärmetauschers wird konventionell Fernheizwasser 5 verwendet, gemäß der Neuerung kann jedoch auch das schon auf 50⁰C erwärmte und im existierenden Warmwasserleitungsnetz vorhandene Brauchwasser auf der Sekundärseite als Erwärmungsmedium verwendet werden. Durch dieses Erwärmungsverfahren kann 40°-45°C warmes Brauchwasser erreicht werden. Dadurch werden u. a. Kalkniederschlag und Verbrühung vermieden.

Die Verwendung des schon erwärmten Brauchwassers, das häufig eine unerwünscht hohe Anzahl Legionellen enthält, als Erwärmungsmedium, kann eine außerordentlich praktische Bedeutung bei Renovierung und vor allem bei älteren, langen Rohrleitungsinstallationen haben, da der Warmwasserbereiter 1 einfach direkt über z. B. das vorhandene Spülbecken montiert werden - und dieses weiterhin verwendet - und an dem vorhandenen Warmwasserhahn als Erwärmungsmediumquelle, unabhängig vom Inhalt an Legionellen, angeschlossen werden kann. Dadurch wird die Installation sowohl vereinfacht als auch verbilligt.

Eine Mischbatterie oder sonstige Möglichkeiten der Vermischung des Brauchwassers mit &ldquor;altem", eventuell legionellenbehaftetem Brauchwasser ist nicht nötig, sondern nur ein Zapfrohr.

Der Warmwasserbereiter 1 bietet nur eine Zapfmöglichkeit für kaltes und/oder warmes Brauchwasser, das direkt aus dem Wärmetauscher 4 an der Zapfstelle ankommt. Ein Wasserhahn/-ventil ist nicht nötig. Das erwärmte Brauchwasser muss möglichst schnell und direkt an der Verwendungsstelle ankommen. Die Anlage kann somit bisher verwendete Armaturen ersetzen.

An der Anlage sind ein, zwei oder mehrere Magnetventile 11,12 montiert. Als Basis ist eines auf der Sekundärseite und eines auf der Primärseite vorgesehen, die jeweils und voneinander unabhängig von einem Mikroprozessor geregelt werden.

Auf der Brauchwasserseite ergänzt das Magnetventil 11 - auch aus Sicherheitsgründen - ein druckgesteuerter Regler 9. In denjenigen Fällen, in denen allein ein Magnetventil montiert ist und das Magnetventil eventuell z. B. wegen Unreinheiten oder sonstiger Fehlleistung versagt, läuft das Brauchwasser unerwünscht weiter. Hier tritt jedoch der durckgesteuerte Regler 9 in Funktion, da beim druckgesteuerten Regler 9 immer eine On/Off-Funktion beim Beginn und Beenden der Wasserzapfung vorgesehen ist.

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Ferner kann in den Fällen, in denen ein Teil des Brauchwassers auf der Primärseite und/oder Sekundärseite kürzere oder längere Zeit direkt vor oder nach der Unterbrechung der Wasserzapfung z. B. dem Kanalisationssystem zugeleitet werden soll, ein nicht gezeigtes Magnetventil ergänzend eingesetzt werden (vgl. unten). 5

Die Anlage kann beispielsweise auf Ansteuerung bei gleichzeitiger Öffnung der Primär- und Sekundärseite eingestellt werden. Dabei kann jedoch eine kurze Wartezeit entstehen, beispielsweise wenn das Brauchwasser auf 4O⁰C erwärmt wird, weil das Wärmemedium das Rohrleitungsnetz und den Wärmetauscher erwärmen soll, und/oder die Anlage kann auf Ansteuerung zunächst der Sekundärseite x-Mal Zeiteinheiten und/oder Mengeneinheiten und/oder temperaturabhängig eingestellt werden, so dass dem Wärmetauscher frisches Wasser zugeleitet wird, bis das &ldquor;alte" im Wärmetauscher stehende Wasser weggespült worden ist, ehe die Primärseite angeschlossen wird. Die Sekundärseite kann mittels eines zusätzlichen Magnetventils direkt mit einer Kanalisation verbunden werden, anstatt mit dem Spülbekken, bis die Primärseite in Funktion tritt, und/oder bis die erwünschte Brauchwassertemperatur erreicht worden ist. Alternativ oder ergänzend wird die Anlage auf Ansteuerung zunächst der Sekundärseite x-Mal Zeiteinheiten und/oder Mengeneinheiten und/oder temperaturabhängig eingestellt, so dass das erwärmte Brauchwasser im Wämetauscher die erwünschte Temperatur aufweist, ehe die Zapfstelle geöffnet wird, oder auf gleichzeitige Ingangsetzung der Primär- und der Sekundärseite, so dass die Sekundärseite direkt mit der Kanalisation verbunden ist, bis die erwünschte Brauchwassertemperatur erreicht worden ist und danach beispielsweise direkt mit dem Spülbecken.

Dadurch wird erreicht, teils dass die Sekundärseite mit reinem, kaltem Brauchwasser durchgespült wird, teils dass das Brauchwasser die erwünschte Temperatur aufweist, wenn die Zapfstelle in Funktion tritt und/oder auf Ansteuerung allein auf der Sekundärseite mit vorgegebenen Zeitabständen x-Mal Zeiteinheiten oder in x-Mengen pro Zapfung eingestellt wird, unabhängig davon, ob der Warmwasserbereiter 1 durch eine Person betätigt worden ist oder nicht, kurzfristig oder langfristig oder entsprechend x-Mal Zeiteinheiten nach der letzten Wasserzapfung automatisch

angesteuert wird, so dass die Sekundärseite ständig Brauchwasser optimaler Qualität enthält, unabhängig davon, ob die Anlage durch eine Person betätigt worden ist oder nicht, kurzfristig oder langfristig und/oder auf Ansteuerung eingestellt wird, so dass beim Unterbrechen der erwünschten Wasserzapfung die Primärseite sofort anhält, während die Sekundärseite die Durchströmung im Wärmetauscher x-Mal Zeit- und/oder Mengeneinheiten und/oder temperaturabhängig fortsetzt, eventuell in die Kanalisation, um dadurch den Wärmetauscher 4 und somit auch das im Wärmetauscher 4 stehende Wasser umgehend auf die erwünschte Temperatur unter 2O⁰C zu kühlen, um beispielsweise die Vermehrung von Legionellen zu vermeiden.

Dieser Vorgang kann auch umgekehrt ablaufen, so dass die Primärseite nach abgebrochener Wasserzapfung allein x-Mal Zeit/Mengeneinheiten und/oder temperaturabhängig angesteuert ist, wodurch die Temperatur des Brauchwassers, das im Wärmetauscher stehende Wasser, hier 3 dl, auf die erwünschten beispielsweise 60°-70°C erhöht wird, so dass etwaige Legionellen oder sonstige Bakterien bekämpft werden. Dieses bewirkt jedoch einen Wasserverlust und kann zur Verbrühung und/oder Verkalkung des Wärmetauschers führen. Letzteres ist jedoch ein geringeres Problem, da der Wärmetauscher wie eine Kaffeemaschine entkalkt und/oder derart auf Ansteuerung eingestellt werden kann, dass die Temperatur im Wärmetauscher sowohl auf der Primärseite als auch auf der Sekundärseite, unabhängig von der Betätigung der Zapfstelle, ständig auf beispielsweise mind. 5O⁰C und eventuell unter 50⁰C nach angefangener Zapfung liegt, beispielsweise aufgrund der Verbrühungsgefahr, so dass die Vermehrungsfähigkeit der Legionellen auch während der Stillstandsperioden des Warmwasserbereiters begrenzt oder ausgeschlossen wird.

Je nach der verwendeten Komponentenzusammensetzung, einschließlich des Mikroprozessors, sind die alternativen Kombinations- und Sicherheitsmöglichkeiten vielfältig, und/oder die Anlage wird so auf Ansteuerung eingestellt, dass das Brauchwasser in beispielsweise einem unmittelbar vor dem Warmwasserbereiter 1 angeordneten Pufferspeicher mit optimaler/m Temperatur und/oder Zeithorizont gespeichert wird, um etwaige Bakterien oder ähnliches abzutöten, worauf das

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Brauchwasser aus dem Pufferspeicher durch den Wärmetauscher 4 gekühlt wird, dem anstatt wie bisher auf der Primärseite beispielsweise Fernheizwasser 5 in diesem Fall kaltes/gekühltes Wasser zugeleitet wird, das wiederverwendet werden und somit das zunächst optimal erwärmte und gespeicherte Speicherbrauchwasser auf die erwünschte Zapftemperatur reduzieren kann.

Die Temperatur des Brauchwassers wird generell anhand eines Thermostaten 10 geregelt, der mit einem druckgesteuerten Brauchwasserteil verbunden sein kann, um eine optimale Lösung sowohl in Bezug auf Sicherheit als auch in Bezug auf die Temperatur zu erzielen. Der Thermostat 10 kann unmittelbar auf die erwünschte ungefähre Temperatur geregelt werden.

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Claims

1. Warmwassersystem zur Brauchwassererwärmung in einem Warmwasserbereiter (1) mit einem Wärmetauscher (4), dessen Primärseite Warmwasser (5) zugeleitet wird und dessen Sekundärseite kälteres Wasser (7) zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser (18) auf der Sekundärseite direkt aus dem Wärmetauscher (4) zapfbar ist, ohne mit dem schon erwärmten Wasser vermischt zu werden.

2. Warmwassersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das warme Wasser (5) auf der Primärseite Fernheizwasser oder warmes Brauchwasser ist.

3. Warmwassersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das der Sekundärseite zugeleitete Wasser (7) frisches Brauchwasser ist.

4. Warmwassersystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das ein druckgesteuerter Regler (9) zur Steuerung des der Primär- und der Sekundärseite zugeleiteten Wassers (5, 7) vorgesehen ist.

5. Warmwassersystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnetventil (11, 12) auf der Sekundärseite bzw. der Primärseite vorgesehen ist, das die Zapfung des erwärmten Brauchwassers (18) steuert.