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WO2019219785A1 - Verfahren zum betrieb eines zirkulationssystem sowie zirkulationssystem - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines zirkulationssystem sowie zirkulationssystem Download PDF

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WO2019219785A1
WO2019219785A1 PCT/EP2019/062547 EP2019062547W WO2019219785A1 WO 2019219785 A1 WO2019219785 A1 WO 2019219785A1 EP 2019062547 W EP2019062547 W EP 2019062547W WO 2019219785 A1 WO2019219785 A1 WO 2019219785A1
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WO
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line
water
temperature
circulation system
water temperature
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/062547
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roberto BAWEY
Patric OPITZ
Olaf HEINECKE
Original Assignee
Ltz - Zentrum Für Luft- Und Trinkwasserhygiene Gmbh
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
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Priority to AU2019446081A priority patent/AU2019446081B2/en
Priority to ES19868154T priority patent/ES2991403T3/es
Priority to CN201980097152.9A priority patent/CN114127371A/zh
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Priority to RS20240590A priority patent/RS65643B1/sr
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Priority to PL19868154.6T priority patent/PL4007832T3/pl
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Priority to US18/820,895 priority patent/US20240426085A1/en

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B7/00—Water main or service pipe systems
    • E03B7/04—Domestic or like local pipe systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B7/00—Water main or service pipe systems
    • E03B7/04—Domestic or like local pipe systems
    • E03B7/045—Domestic or like local pipe systems diverting initially cold water in warm water supply
    • 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
    • F24D17/0073—Arrangements for preventing the occurrence or proliferation of microorganisms in the 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
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
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    • 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
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
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    • F24D19/1051—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for domestic hot water
    • F24D19/1054—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for domestic hot water the system uses a heat pump
    • 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
    • F24D17/02—Domestic hot-water supply systems using heat pumps

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a circulation system and a circulation system, each according to the features of the preambles of the independent claims.
  • DIN EN 806, as well as VDI guideline 6023 for drinking water installations in buildings requires a limitation of the temperature of the cold drinking water (PWC) in all lines of the installations to a maximum of + 25 ° C at all times.
  • PWC cold drinking water
  • the water temperature should not exceed + 25 ° C 30 seconds after the full opening of a sampling point.
  • the cold water installation should be designed so that under normal operating conditions, the drinking water in all pipes of the installation is regularly renewed.
  • the VDI guideline 6023 contains the recommendation to keep the temperature of the drinking water as low as possible below + 25 ° C. It is understood that often for other water installations a temperature limitation of the water is considered necessary, for example, for installations of industrial process water.
  • A1 method for the operation of a circulation system with a heat storage, a circulation pump, a control unit and at least two strands and with otherwise unknown pipe network structure is known.
  • the strands, each of which has a valve that can be adjusted by a motor drive correspond to temperature sensors which are arranged between the strands before each mixing point.
  • the motor drives and / or the circulation pump are connected for data exchange with the control unit wireless or wired.
  • the control unit is designed to perform a thermal hydraulic balancing and a thermal disinfection by a stroke limitation of measured temperatures and / or an adjustment of the pump power as a function of a difference between a temperature actual value and temperature target value.
  • a drinking and service water supply device of a building with a house connection for cold water which is connected to the public supply network known.
  • the supply device comprises at least one circulation line, which is provided with a pump, and leads to at least one consumer.
  • a heat exchanger is provided which extracts heat from the water.
  • EP 3 159 457 A1 also describes a drinking and service water supply device of the type known from DE 20 2015 007 277 U1, the heat exchanger being formed by a latent heat accumulator and a motor-operated purge valve provided in the circulation line, which is connected to a control device in terms of control is has.
  • the purge valve is disposed between the latent heat storage and a mouth of the house connection in the circulation line and downstream of the latent heat storage in the flow direction.
  • the determining consists of calculating according to the model of the axial temperature change of the water between the starting region and the end region of the partial route, So the corresponding line piece, due to heat absorption from the environment of the leg. Starting with the first part section connected to the cooling device, this will successively pass through the entire system of the sections and therefore the temperature in the entire system will be calculated.
  • the value T a of the water temperature and the value V z of the volume flow at the output port, which is achieved in the end region of each section of the circulation system, the water temperature T ME ⁇ T soll and at the input port, the water temperature T b ⁇ T should be determined with T soll - T b ⁇ Q, where q> 0 is a predetermined value, by means of a modeling of temperature and flow rates of circulating in the pipe system water, preferably calculated. This is preferably done for a steady state Vz state.
  • the cooling device and, if necessary, a circulation pump of the circulation system are then adjusted so that the water temperature and the volume flow assume the determined values T a and the value V z .
  • a temperature is set at an output port, temperature changes calculated on the basis thereof and used for modeling according to the specifications of the characterizing portion of claim 1.
  • the calculation offers the advantage that fewer measuring points are required and the system as a whole is less susceptible to vibrations.
  • the regulation according to the invention therefore takes place in comparison with the prior art by means of a control intervention at the output port, whereby the controller design, however, is based on the entire water supply system with distributed parameters with a calculation of a multiplicity of temperatures TME. So there are basically only one controller, and only one temperature setting for providing the temperature Ta required.
  • the invention also includes the analogous case of a hot water network, wherein instead of a cooling device, a memory or heater is used.
  • the o.g. Formula is also valid in a chilled water network if the temperature of the water is higher than the ambient temperature.
  • the invention comprises the case where, instead of a cooling device, a heat exchanger is used which can heat or cool the water.
  • the strands are connected via nodes.
  • the boundary condition that the water temperature in the initial region of the given sub-route is equal to the water temperature in the end region of the sub-route to which the given sub-route is connected relates only to the sub-sections of one line each.
  • the line system is assumed to be given, it being understood that the line system is designed according to the specifications of DI N 1988-300 for the design of pipe networks, which in particular certain nominal widths of the PWC - (Potable Water Cold) lines and values thermal coupling of the circulating water with the environment are prescribed. It is understood that in general, the requirements of the piping network prescribed or recommended in other countries or regions can also be taken into account.
  • the maximum permissible value after the design of the line system is preferably chosen as the volume flow starting value V z * . This value is reduced until the temperature of the circulating water is close to T soll , because with decreasing volume flow the temperature of the circulating water increases and therefore the temperature rises at the inlet port.
  • the value T MA * is varied and the highest value T a of the water temperature selected, at which at the input port the water temperature T b ⁇ T soll with T soll - T b ⁇ Q, where 0> 0 is a predetermined value.
  • T soll - T b ⁇ Q ensures that the water temperature in the circulation system is not set too cold and the system is operated inefficiently in terms of energy.
  • Q ranges between 1 ° C and 5 ° C, but may be in a different range.
  • the determination of the change in temperature of the water between the beginning and end of each leg can be done according to models that are known per se, for example by simulation calculations or even corresponding known formulas.
  • the circulation system is preferably operated in carrying out the method according to the invention in a state in which no water removal and no water absorption, because in this state, a higher heating of the water is to be expected than in a state in which a water removal and thus when using the According to the method determined parameters T a and V z a safety distance to a state with undesirably high water temperature is ensured.
  • T a and V z determined by the method are advantageously used to model and operate a given circulation system in which the piping system is designed according to the legal requirements regarding nominal diameters and thermal coupling of the circulating water with the environment the legal requirements regarding the temperature of drinking water in the circulation system are met.
  • the determined by the method parameters T a and V z are advantageously used to the design of the cooling device in terms of their cooling performance in a given circulation system in which the piping system is designed according to the legal provisions regarding nominal diameters and thermal coupling of the circulating water with the environment determine. Furthermore, if necessary, the design of a circulation pump can be determined with regard to its pumping power.
  • a line downstream of a removal point in the circuit is referred to, in which water from the output port of a cooling device back to the input port of the cooling device runs, if no further removal point is connected to this line.
  • the outflowing flows are divided into equal outgoing flow rates. It is understood that other divisions are possible.
  • the temperature t m and the mass flow m m of the mixing water of the outgoing volumetric flow have the following relationship with temperature t k and mass flow m k of the colder or temperature tw and mass flow mw of warmer flow together:
  • mk mass / volume (-ström) Cold water (kg m 3; kg / h m 3 / h or%)
  • the following parameters are preferably used in addition to the length of the section
  • the values T a and V z are determined in an iterative approximation method, starting from a temperature start value T MA * ⁇ T S0 n and a volume flow starting value V z * for the first at the output port connected part of the route, for each given part of the water temperature T ME is calculated in its end, wherein the water temperature in the initial region of the next connected subsection equal to the water temperature T ME in the end region of the given subsection, than is selected.
  • the sections are formed axially uniform over the length between their initial region and its end region with respect to their heat - coupling with the environment, thus does not change axially. This allows a simplification of the calculations.
  • the water temperature T ME is determined by means of the formula
  • equation 1 is used for the thermal resistance in equation 2 and thus the heat transfer resistance is determined.
  • equation 2 is used for the thermal resistance in equation 2 and thus the heat transfer resistance is determined.
  • the heat transfer coefficient equation 3 is calculated.
  • the heat transfer coefficient is a central component of equation 4 for calculating a temperature at the end of a section.
  • Equation 5 The derivation of the formula for the axial heating of water in a pipeline begins with Equation 5:
  • volume flow is sought, which operates the cold water installation, with a desired / predetermined spread of, for example, 5 K (15 ° C / 20 ° C).
  • the iterative approximation method is the per se known Excel target value search; see Excel and VBA: Introduction to practical applications in the natural sciences by Franz Josef Mehr, Maria Maria Victor Mehr, Wiesbaden 2015, section 8.1.
  • key data of the line system including the above-mentioned parameters of the sections, are entered into the program and the volume flow V z is determined by means of the target value search, at which the target drinking water temperature T b is reached; for example, as follows 3.1 .1 Sfoffwerfe water
  • the calculated volumetric flow V z at which, with an inlet temperature T a of 15 ° C, a target temperature Tb of 20 ° is reached, is indicated in the line MT4.
  • a circulation pump is integrated, whereby a desired volume flow can be adjusted.
  • cooling devices and / or circulation pumps can be provided.
  • a connection line is a line between a supply line and a drinking water installation or the circulation system.
  • a consumption line is a line that places water from the main shut-off valve to the extraction ports and, if necessary, directs it into equipment.
  • a common supply line is a horizontal supply line between the main shut-off valve and a riser.
  • a riser leads from floor to floor and from which the floor ducts or single ducts branch off.
  • a floor duct is the duct which branches off from the riser (trunk) duct within a floor and branches off from the individual ducts.
  • a single supply line is the leading to a sampling point line.
  • At least one flow line is connected to at least one ring line.
  • At least one branch of the circulation line goes off from the at least one feed line.
  • At least one branch of the at least one circulation line leaves from the at least one ring line.
  • the at least one flow line comprises at least one riser and / or a floor duct.
  • the at least one flow line comprises a common supply line, which is connected to a connection to a water supply network.
  • connection is connected to at least one connecting line and / or at least one consumption line.
  • At least one static or dynamic flow divider is arranged in the at least one feed line and / or the at least one ring line, with which preferably a discharge point for water is connected.
  • a percentage distribution of the volume flows 95% at the outlet and 5% at the passage.
  • the cooling device is thermally coupled to a cold generator, preferably a heat pump, a chiller or a cold supply network, whereby also a reduction of the energy required for the cooling process can be achieved.
  • a cold generator preferably a heat pump, a chiller or a cold supply network
  • a value of 20 ° C. +/- 5 ° C. is chosen for the temperature T soll and a value of 15 ° C. +/- 5 ° C. is selected for the water temperature T a at the outlet port becomes.
  • At least part of the line system is designed as an outer circulation line, since external circulation lines are usually installed in already existing circulation systems.
  • At least one partial section is designed as an inliner circulation line, since these are frequently installed in newer or new circulation systems.
  • Figure 1 a schematic representation of an inventive circulation system
  • Figure 2 another embodiment of a circulation system according to the invention
  • Figure 3 a further embodiment of an inventive circulation system, wherein a further heat exchanger is provided
  • FIG. 4 a further embodiment of a circulation system according to the invention
  • FIG. 5 a further embodiment of a circulation system according to the invention
  • FIG. 6 a further embodiment of a circulation system according to the invention
  • FIG. 7 a further embodiment of a circulation system according to the invention
  • FIG. 8 a further embodiment of a circulation system according to the invention
  • FIGS. 1 to 8 are only examples, without the invention being restricted to these systems.
  • exactly one volume flow flows into a node, and one volume flow, or exactly one volume flow flows in and precisely two volume flows, for example in the case of a T-piece.
  • the invention is not limited to systems with such nodes.
  • all the lines shown between nodes and between nodes and input port and node and output port consist of one or more legs, as defined above.
  • a node K1 is over one
  • Flow line 4a connected to an output port 12b of a cooling device 12.
  • the cooling device 12 has cold-circuit-side connections as well as a cold-circuit-side pump 13.
  • a branch to a manifold 4 a connection line to a connection 1 to a water supply network and a consumption line 3 is provided, the latter and the connection line not belonging to the circulation system. At node K1, therefore, no volume flow distribution takes place.
  • the collective supply line 4 is connected to a riser 5, which opens into a node K2.
  • the node K2 branches into a floor duct 6 and a riser 5, which opens into a node K3 and at which a branch to a floor duct 6 and a riser 5 takes place, is connected to a floor duct 6, which opens into a node K4.
  • the node K2 is connected via a floor duct 6 to a node K6.
  • the node K3 is connected via a floor duct 6 to a node K5.
  • Two subsections TS1 and TS2 explicitly identified as such are connected via the node K4, TS1 subsection of the floor line 6 and TS2 representing a circulation line.
  • At node K4 also takes place a branch via a single feed line 7 to a
  • Outlet 9 takes place.
  • the individual feeders and tapping points connected to the nodes K2 and K3 are not provided with reference numerals. Since that
  • the circulation system according to the invention for carrying out the method according to the invention is operated in a state in which no water extraction takes place, in the following such nodes which are assigned to sampling points are excluded from consideration and, with the exception of node K4, are not included in the drawings
  • the section TS2 is shot at a vertical circulation line 10a, which opens into the node K5.
  • the node K5 is connected to a circulation line 10a, which opens into the node K6.
  • the node K6 is connected to a vertical circulation pipe 10a which is connected to a horizontal circulation pipe 10a, which in turn is connected to the circulation pump 10b via a vertical circulation pipe.
  • the circulation system shown in Figure 2 has an analogous structure, as the system of Figure 1, but 6 ring lines are provided in the floor ducts, with a reference numeral 8 is used for simplicity only in the uppermost ring line shown in Figure 2.
  • the ring line 8 is associated with an optional flow divider 8a.
  • Ring lines are assigned to nodes K21 to K32. It is understood that even those systems in which only one loop is present, are included in the invention.
  • FIG. 3 shows another system with nodes K31 to K34, in which, however, the circulation lines 10a leading into the nodes K34 and K35 are guided parallel to the floor lines 6 emanating from the nodes K32 and K33.
  • an optional decentralized cooling device 14 with an input port 14a and an output port 14b is arranged in the uppermost floor duct 6, with existing connections of a cold-side circuit as well as a connection for simplifying the illustration
  • cooling devices can be arranged in the other floor ducts.
  • the heat exchanger 12 may be omitted, in which case a cooling device 14 or more
  • Cooling devices 14 are mandatory.
  • cooling devices can be provided in the riser ducts 5 or the floor duct of the embodiments of FIGS. 1, 2 and 4 to 8.
  • Figure 4 shows a system with nodes K41 to K51 as in Figure 3, but in the
  • FIG. 5 shows a system with nodes K51 to K55, in which circulation lines 10 are guided parallel to the risers 5 connected to the nodes K52, K53.
  • FIG. 6 shows a system with the nodes K61 to K69b, wherein ring lines are provided between the nodes K63, K64, K66, K67 and K68, K69.
  • Figure 7 shows a system with the nodes K71 to K75, wherein risers 5 are connected to the nodes K72 and K73.
  • FIG. 8 shows a system with nodes K81 to K89b analogous to FIG. 7 but with ring lines arranged between nodes K89a, K89b, K88, K89 and K84 and K85.
  • FIGS. 1, 3, 5, 7 can also circulate only partial areas. So the sections can also z. B. represent installations in homes that may not mitzirkulieren due to various requirements (billing of water consumption). A water exchange to maintain the desired temperature was possible here by automatic dishwashers.
  • the method according to the invention is carried out in the systems of FIGS. 1 to 8 in the manner described above, starting from a temperature start value T MA * ⁇ T soi , and a volume flow starting value V z * for the first to the output port (12b). connected sub-section a temperature change of the water between initial area and end area is determined according to a model of the temperature change.
  • the above-described model of the axial temperature change is used, whereafter, in the end region of a segment of length L, the water temperature T ME is determined by means of the formula
  • the value T a of the water temperature and the value V z of the volumetric flow at the outlet port 12b are selected such that the water temperature T ME ⁇ T soll in the end region of each section of the circulation system and the water temperature T b ⁇ T soll at the input port 12a Let - T b ⁇ Q, where q> 0 is a given value.
  • circulation pump 10b is not always operated with a constant volume flow, that is, regardless of whether the port inlet temperature 12a has exactly the set value or even lower.
  • the delivery flow rate of the circulation pump 10b could be reduced. This can be done, for example, temperature-controlled automatically. The result would be energy savings.
  • the delivery volume flow of the pump 13 can be reduced in temperature-controlled manner.
  • Porteingangstemperatur for various reasons z. B. at 17 ° C are (for example, maximum 20 ° C are given), could also be adapted to the flow temperature in the refrigeration cycle. The result would be energy savings.

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Abstract

Bei dem Verfahren zum Betrieb eines Zirkulationssystem (10) mit einer Kühlvorrichtung (12, 14) mit einem Eingangsport (12a, 14a) und einem Ausgangsport (12b, 14b) zur Kühlung von Wasser sind durch folgende Schritte vorgesehen Ermitteln, insbesondere Berechnen, einer Temperaturänderung des Wassers zwischen Anfangsbereich und Endbereich entsprechend einem Modell der axialen Temperaturänderung für die erste an den Ausgangsport (12b, 14b) angeschlossene Teilstrecke, ausgehend von einem Temperatur - Startwert TMA* < Tsoll, und einem Volumenstrom - Startwert Vz*, Ermitteln, insbesondere Berechnen, einer Temperaturänderung des Wassers zwischen Anfangsbereich und Endbereich für jede weitere gegebene Teilstrecke entsprechend dem Modell der Temperaturänderung, unter der Randbedingung, dass die Wassertemperatur im Anfangsbereich der gegebenen Teilstrecke gleich der Wassertemperatur im Endbereich der Teilstrecke ist, an die die gegebene Teilstrecke angeschlossenen ist und Wählen des Wertes Ta der Wassertemperatur und des Wertes Vz des Volumenstroms am Ausgangsport (12b, 14b), derart, dass im Endbereich jeder Teilstrecke die Wasser - Temperatur TME < Tsoll beträgt und sich am Eingangsport (12a, 14b) die Wassertemperatur Tb < Tsoll mit Tsoll - Tb < Θ einstellt, wobei θ>0 ein vorgegebener Wert ist. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Zirkulationssystem zur Ausführung des Verfahrens.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betrieb eines Zirkulationssystem sowie Zirkulationssystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Zirkulationssystem sowie ein Zirkulationssystem, jeweils gemäß den Merkmalen der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche.
Um Mikrobenwachstum in Kaltwassernetzen zu verhindern, verlangen die DIN EN 806, sowie die VDI-Richtlinie 6023 für Trinkwasserinstallationen in Gebäuden, eine Begrenzung der Temperatur des kalten Trinkwasser (PWC) in allen Leitungen der Installationen jederzeit auf einen Wert von maximal +25°C. Nach der DIN EN 806-2,3.6 soll für Kaltwasserstellen die Wassertemperatur 30 Sekunden nach dem vollen Öffnen einer Entnahmestelle nicht +25°C übersteigen. Ferner ist um eine Stagnation des Wassers zu vermeiden, die Kaltwasserinstallation so auszulegen, dass unter normalen Betriebsbedingungen das Trinkwasser in allen Leitungen der Installation regelmäßig erneuert wird. Ähnlich ist auch in der VDI-Richtlinie 6023 die Empfehlung enthalten, die Temperatur des Trinkwassers möglichst unter +25°C zu halten. Es versteht sich, dass häufig auch für andere Wasserinstallationen eine Temperaturbegrenzung des Wassers als notwendig angesehen wird, beispielsweise für Installationen von industriellem Brauchwasser.
Das Auftreten hoher PWC-Temperaturen wird durch das alleinige oder gemeinsame Auftreten verschiedener Gegebenheiten begünstigt, so unter anderem durch:
• hohe PWC-Temperaturen bereits am Hausanschluss,
• thermische Beeinflussung der Installationsbereiche durch z. B. die Lage und
Ausrichtung des Gebäudes oder der Installationsbereiche innerhalb des Gebäudes,
• unzureichende Dämmung der PWC-Rohrleitungen gegen Wärmeeintrag,
• Installation von PWC-Rohrleitungen in Räumen und Technikzentralen mit
Wärmequellen, in gemeinsamen Installationsbereichen wie beispielsweise in
Schächten, Kanälen, Abhangdecken und Installationswänden mit wärmeabgebenden Medien (z. B. Heizungsrohrleitungen, Trinkwarmwasser (PWH) und Trinkwarmwasser - Zirkulationsanlagen (PWH-C), Zuluft- und Abluftkanäle, Lampen),
• Phasen der Stagnation in vorgenannten Installationsbereichen,
• weit verzweigte PWC-lnstallationen mit einhergehenden großen
Anlagenvolumina,
• zu groß dimensionierte PWC-Rohrleitungen. Bevorzugte Methode bei dem Versuch, die gesetzlichen Vorschriften in Stagnationsphasen zu erfüllen, ist bislang die Zwangsspülung der Anlagen um den bestimmungsgemäßen Betrieb in diesen Phasen nachzuahmen.
Um kaltes Trinkwasser zur Verfügung zu stellen sind für das Kaltwassernetz bereits verschiedene gekühlte Zirkulationssysteme vorgeschlagen worden.
Aus der EP 1 626 034 A1 ist bereits ein gekühltes Zirkulationssystem bekannt, bei dem eine kontrollierte Zugabe eines Desinfektionsmittels zum Wasser vorgesehen ist.
Aus der DE 10 2014 013 464 A1 ist Verfahren für den Betrieb einer Zirkulationsanlage mit einem Wärmespeicher, einer Zirkulationspumpe, einer Regeleinheit und wenigstens zwei Strängen und mit im Übrigen unbekannter Rohrnetzstruktur bekannt. Zu den Strängen, die jeweils ein über ein Motorantrieb einstellbares Ventil besitzen, korrespondieren Temperatur - Sensoren, die vor jeder Mischungsstelle zwischen den Strängen angeordnet sind. Die Motorantriebe und/oder die Zirkulationspumpe sind zum Datenaustausch mit der Regeleinheit kabellos oder kabelgebunden verbunden. Die Regeleinheit ist dazu ausgebildet, einen thermischen hydraulischen Abgleich und eine thermische Desinfektion durch eine Hubbegrenzung von gemessenen Temperaturen und/oder eine Anpassung der Pumpleistung in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen einem Temperatur Ist-Wert und Temperatur Soll- Wert durchzuführen.
Aus der DE 20 2015 007 277 U1 ist eine Trink- und Brauchwasserversorgungseinrichtung eines Gebäudes mit einem Hausanschluss für kaltes Wasser, der an das öffentliche Versorgungsnetz angeschlossen ist, bekannt. Die Versorgungseinrichtung umfasst zumindest eine Zirkulationsleitung, die mit einer Pumpe versehen ist, und zu zumindest einem Verbraucher führt. In der Zirkulationsleitung ist ein Wärmetauscher vorgesehen, der dem Wasser Wärme entzieht.
In der EP 3 159 457 A1 ist ferner eine Trink- und Brauchwasserversorgungseinrichtung der aus der DE 20 2015 007 277 U1 bekannten Art beschrieben, wobei der Wärmetauscher durch einen Latentwärmespeicher gebildet wird und ein in der Zirkulationsleitung vorgesehenes motorbetriebenes Spülventil, das steuerungsmäßig mit einer Steuervorrichtung verbunden ist aufweist. Das Spülventil ist zwischen dem Latentwärmespeicher und einer Mündung des Hausanschlusses in der Zirkulationsleitung angeordnet und in Strömungsrichtung dem Latentwärmespeicher nachgeordnet. Bei den bekannten Zirkulationssystemen mit Kühlung des Wassers ist zum Teil überhaupt nicht, oder jedenfalls nicht auf effektive Weise gewährleistet, dass für alle Teilstrecken und für alle Zeiten während des Betriebs des Zirkulationssystems die Wassertemperatur unter der gewünschten Temperatur bleibt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher auf effektive Weise zu erreichen, dass für alle Teilstrecken und für alle Zeiten während des Betriebs eines Zirkulationssystems die Wassertemperatur unter der gewünschten Temperatur bleibt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf ein Zirkulationssystem mit einer Kühlvorrichtung mit einem Eingangsport und einem Ausgangsport zur Kühlung von Wasser und mit einem Leitungssystem mit mehreren Strängen, welche eine oder mehrere Teilstrecken mit gegebener Wärme - Kopplung mit einer Umgebung aufweisen und mittels Knoten verbunden sind, wobei eine oder mehrere der Leitungen des Leitungssystems als Vorlaufleitung ausgebildet sind, zumindest eine mit einer Entnahmestelle verbundene Einzelzuleitung und zumindest eine als Zirkulationsleitung ausgebildete Leitung mit der oder den Vorlaufleitungen verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb des Zirkulationssystem zeichnet sich dadurch aus, dass ausgehend von einem Temperatur - Startwert TMA* < Tsoll und einem Volumenstrom- Startwert Vz * für die erste an den Ausgangsport angeschlossene Teilstrecke eine Temperaturänderung des Wassers zwischen Anfangsbereich und Endbereich entsprechend einem Modell der axialen Temperaturänderung ermittelt wird, eine Temperaturänderung des Wassers zwischen Anfangsbereich und Endbereich für jede gegebene weitere, an die erste Teilstrecke angeschlossene Teilstrecke entsprechend dem Modell der Temperaturänderung ermittelt wird, unter der Randbedingung, dass die Wassertemperatur im Anfangsbereich der gegebenen Teilstrecke gleich der Wassertemperatur im Endbereich der Teilstrecke ist, an die die gegebene Teilstrecke in Fließrichtung des Wassers angeschlossenen ist und der Wert Ta der Wassertemperatur und der Wert Vz des Volumenstroms am Ausgangsport so gewählt werden, dass im Endbereich jeder Teilstrecke des Zirkulationssystems die Wasser - Temperatur TMA* < Tsoll beträgt und am Eingangsport die Wassertemperatur Tb < Tsoll mit Tsoll - Tb < Q ist, wobei q>0 ein vorgegebener Wert ist.
Vorzugsweise besteht das Ermitteln in einem Berechnen gemäß dem Modell der axialen Temperaturänderung des Wassers zwischen Anfangsbereich und Endbereich der Teilstrecke, also des entsprechenden Leitungsstücks, aufgrund von Wärmeaufnahme aus der Umgebung der Teilstrecke. Beginnend mit der ersten an die Kühlvorrichtung angeschlossenen Teilstrecke wird somit das sukzessiv das gesamte System der Teilstrecken durchlaufen und daher die Temperatur im gesamten System berechnet.
Erfindungsgemäß werden bei dem Verfahren, der Wert Ta der Wassertemperatur und der Wert Vz des Volumenstroms am Ausgangsport, bei denen erreicht wird, dass im Endbereich jeder Teilstrecke des Zirkulationssystems die Wasser - Temperatur TME < Tsoll beträgt und am Eingangsport die Wassertemperatur Tb < Tsoll mit Tsoll - Tb < Q ist, wobei q>0 ein vorgegebener Wert ist, mittels einer Modellierung von Temperatur und Volumenströmen des im Leitungssystems zirkulierenden Wassers ermittelt, vorzugsweise berechnet. Vorzugsweise erfolgt dies für einen Zustand mit einem stationären Vz.
Die Kühlvorrichtung und ggfs eine Zirkulationspumpe des Zirkulationssystems werden dann so eingestellt, dass die Wassertemperatur und der Volumenstrom die ermittelten Werte Ta und der Wert Vz annehmen.
Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine Temperatur an einem Ausgangsport eingestellt wird, darauf basierend Temperaturänderungen berechnet und zur Modellierung nach den Vorgaben des Kennzeichens des Anspruchs 1 verwendet werden.
Vorteil des Berechnens ist, dass kein Sensor benötigt wird, um etwas zu messen, und dass man Einflussgrößen bewerten und variieren kann und evtl auch Vorhersagen treffen kann.
Das Berechnen bietet im Verglich zu einer Zweipunktregelung und/oder einer unterlagerten Stockwerksregelung beziehungsweise Strangregelung, den Vorteil, dass weniger Messstellen benötigt werden und das System insgesamt weniger schwingungsanfällig ist.
Die erfindungsgemäße Regelung erfolgt also im Vergleich zum Stand der Technik mittels eines Stelleingriffs am Ausgangsport, wobei dem Regler - Entwurf jedoch das gesamte Wasserleitungssystem mit verteilten Parametern mit einer Berechnung einer Vielzahl von Temperaturen TME zu Grunde liegt. Es sind also grundsätzlich nur ein Regler, und nur eine Temperatureinstellung zum Bereitstellen der Temperatur Ta erforderlich.
Ein ähnliches Problem wie für ein Kaltwassernetz besteht bei einem Warmwassernetz. Dabei ändern sich nur die Betriebstemperaturen, wobei statt einer Kühlvorrichtung ein Speicher oder Heizer eingesetzt wird. Die Temperaturen im Warmwassernetz liegen zwischen 60 °C am Speicheraustritt und 55 °C am Speichereintritt. Im Gegensatz zum Kaltwassernetz, bei dem es zu einer Temperaturerhöhung infolge von Wärmegewinnen aus der Umgebung kommt, führen Wärmeverluste zu einer Temperaturabnahme im Warmwassernetz.
Die nachfolgende Formel gilt sowohl für den Temperaturabfall in einem Warmwassernetz als auch für den Temperaturanstieg in einem Kaltwassernetz.
Figure imgf000007_0001
Die Erfindung umfasst daher auch den analogen Fall eines Warmwassernetzes, wobei statt einer Kühlvorrichtung ein Speicher oder Heizer eingesetzt wird.
Ferner sind die o.g. Formel auch in einem Kaltwassernetz gültig, falls die Temperatur des Wassers höher als die Umgebungstemperatur ist.
Allgemein umfasst die Erfindung daher mit entsprechenden Anpassungen der zur Berechnung gemäß dem Modell eingesetzten Formeln den Fall, dass statt einer Kühlvorrichtung ein Wärmetauscher eingesetzt wird, der das Wasser erwärmen oder kühlen kann.
Der Begriff Strang bezeichnet eine aus einer Teilstrecke oder mehreren Teilstrecken bestehende Leitung zwischen zwei Knoten, zwischen denen kein weiterer Knoten liegt.
Die Stränge sind über Knoten verbunden.
Vorzugsweise bezieht sich die Randbedingung, dass die Wassertemperatur im Anfangsbereich der gegebenen Teilstrecke gleich der Wassertemperatur im Endbereich der Teilstrecke ist, an die die gegebene Teilstrecke angeschlossenen ist, nur auf die Teilstrecken jeweils eines Stranges.
Die Temperatur und Größe des aus einem Knoten in eine anschließende Teilstrecke auslaufenden Volumenstroms hängt von den Temperaturen und Größen der einlaufenden Volumenströme ab. Von der Erfindung werden diese vorzugsweise als durch die Auslegung des Leitungssystem gegeben vorausgesetzt.
Die Aufteilung der aus einem Knoten abfließenden Volumenströme auf die verschiedenen abgehenden Leitungen beziehungsweise Teilstrecken wird bei der Erfindung vorzugsweise als durch die Auslegung des Leitungssystems gegeben vorausgesetzt.
Vorzugsweise werden Mischtemperaturen bei Strangvereinigung sowie die Temperaturen bei Strangteilung ausgehend von einer prozentualen Volumenstromaufteilung errechnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Leitungssystem als gegeben vorausgesetzt, wobei es sich versteht, dass das Leitungssystem entsprechend den Vorgaben der DI N 1988- 300 zur Auslegung von Rohrnetzen ausgelegt ist, wodurch insbesondere bestimmte Nennweiten der PWC - (Potable Water Cold) Leitungen und Werte thermischer Kopplung des zirkulierenden Wasser mit der Umgebung vorgeschrieben sind. Es versteht sich, dass generell auch die in anderen Ländern oder Regionen vorgeschriebenen oder empfohlenen Auslegungen des Rohrnetzes beachtet werden können.
Vorzugsweise wird als Volumenstrom- Startwert Vz * der höchste nach der Auslegung des Leitungssystems zulässige Wert gewählt. Dieser Wert wird solange herabgesetzt, bis die Temperatur des zirkulierenden Wassers nahe Tsoll liegt, da mit sinkendem Volumenstrom die Temperatur des zirkulierenden Wasser zunimmt und daher die Temperatur am Eingangsport steigt.
Vorzugsweise wird der Wert TMA* variiert und der höchste Wert Ta der Wassertemperatur gewählt, bei dem am Eingangsport die Wassertemperatur Tb < Tsoll mit Tsoll - Tb < Q ist, wobei 0>0 ein vorgegebener Wert ist.
Durch die Vorgabe Tsoll - Tb < Q wird gewährleistet, dass die Wassertemperatur im Zirkulationssystem nicht zu kalt eingestellt wird und das System energetisch ineffektiv betrieben wird. Typischerweise liegt Q in einem Bereich zwischen 1 °C und 5°C, kann aber auch in einem anderen Bereich liegen.
Die Ermittlung der Temperaturänderung des Wassers zwischen Anfangs- und Endbereich jeder Teilstrecke kann entsprechend von Modellen erfolgen, die an sich bekannt sind, zum Beispiel durch Simulationsrechnungen oder auch entsprechenden bekannten Formeln. Das Zirkulationssystem wird bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise in einem Zustand betrieben, in dem keine Wasserentnahme und keine Wasseraufnahme erfolgt, weil in diesem Zustand eine höhere Erwärmung des Wassers zu erwarten ist, als in einem Zustand in dem eine Wasserentnahme erfolgt und damit bei Verwendung der verfahrensgemäß ermittelten Parameter Ta und Vz ein Sicherheitsabstand zu einem Zustand mit unerwünscht hoher Wassertemperatur gewährleistet ist.
Die mittels des Verfahrens bestimmten Parameter Ta und Vz werden vorteilhaft verwendet, um ein gegebenes Zirkulationssystem, bei dem das Leitungssystem entsprechend den gesetzlichen Bestimmungen hinsichtlich Nennweiten und thermischer Kopplung des zirkulierenden Wasser mit der Umgebung ausgelegt ist, zu modellieren und so zu betreiben, dass die gesetzlichen Vorschriften hinsichtlich der Temperatur des Trinkwasser im Zirkulationssystem erfüllt werden.
Simulationen der Anmelderin für bereits bestehende Anlagen haben ergeben, dass mit den erfindungsgemäß eingestellten Parametern a) die erwähnten gesetzlichen Vorschriften erfüllt werden und b) eine höhere Energieeffizienz des Betriebs der Anlage erreicht wird.
Die mittels des Verfahrens bestimmten Parameter Ta und Vz werden vorteilhaft verwendet um bei einem gegebenen Zirkulationssystem, bei dem das Leitungssystem entsprechend den gesetzlichen Bestimmungen hinsichtlich Nennweiten und thermischer Kopplung des zirkulierenden Wasser mit der Umgebung ausgelegt ist, die Auslegung der Kühlvorrichtung hinsichtlich ihrer Kühlleistung zu bestimmen. Ferner kann ggfs die Auslegung eine Zirkulationspumpe hinsichtlich ihrer Pumpleistung bestimmt werden.
Folgende Begriffe werden in diesem Text mit einer spezifischen Bedeutung verwendet, wobei die Definition an der Norm DIN EN 806 orientiert ist.
Als Zirkulationsleitung des Zirkulationssystems wird eine Leitung stromabwärts einer Entnahmestelle in dem Kreislauf bezeichnet, in dem Wasser von dem Ausgangsport einer Kühlvorrichtung zurück zum Eingangsport der Kühlvorrichtung läuft, falls an diese Leitung keine weitere Entnahmestelle angeschlossen ist.
Der Begriff Knoten wird für ein Leitungselement verwendet, an das Leitungen angeschlossen sind. In einen Knoten können entweder zumindest zwei Volumenströme einlaufen und genau ein Volumenstrom auslaufen oder genau ein Volumenstrom einlaufen und zumindest zwei Volumenströme auslaufen. Ein Knoten korrespondiert mit einer Verzweigung. Vorzugsweise laufen in einen Knoten des Zirkulationssystems genau zwei Volumenströme ein und ein Volumenstrom aus oder es laufen genau ein Volumenstrom ein und genau zwei Volumenströme aus, wie beispielsweise bei einem T-Stück.
Für die Knoten des Zirkulationssystems gilt in Analogie zu elektrischen Stromkreisen das 1. Kirchhoffsche Gesetz, wonach die Summe der zufließenden Volumenströme gleich der Summe der abfließenden Volumenströme ist.
Vorzugsweise sind an jedem Knotenpunkt die auslaufenden Volumenströme in gleichgroße abgehende Volumenströme aufgeteilt. Es versteht sich, dass auch andere Aufteilungen möglich sind.
Bei einem Knoten mit genau einem auslaufendem mit unterschiedlichen Temperaturen Volumenstrom und genau einem einlaufenden Volumenstrom wird vorzugsweise angenommen, dass die Temperatur tm und der Massenstrom mm des Mischwassers des auslaufenden Volumenstroms über die folgende Beziehung mit Temperatur tk und Massenstrom mk des kälteren bzw. Temperatur tw und Massenstrom mw des wärmeren Stroms zusammen hängen:
Figure imgf000010_0001
†m = Temperatur Mischwasser (°C)
tk = Temperatur kälteres Wasser (°C)
tw = Temperatur wärmeres Wasser (°C)
rrim = Masse/Volumen (-ström) Mischwasser (kg; m3; kg/h; m3/h oder %)
mk = Masse/Volumen (-ström) Kaltwasser (kg; m3; kg/h; m3/h oder %)
mw = Masse/Volumen (-ström) Warmwasser (kg; m3; kg/h; m3/h oder %)
Für die Ermittlung der Temperaturänderung des Wassers zwischen Anfangs- und Endbereich einer Teilstrecke werden neben der Länge der Teilstrecke vorzugsweise folgende Parameter verwendet
Figure imgf000010_0002
Figure imgf000011_0002
Vorteilhaft kann für jede Teilstrecke des Zirkulationssystems bei einem stationärem Volumenstrom eine Temperaturänderung des Wassers zwischen ihrem Anfangsbereich und ihrem Endbereich ermittelt werden, wobei die Wassertemperatur im Endbereich einer gegebenen Teilstrecke gleich der Wassertemperatur im Anfangsbereich der in Strömungsrichtung des zirkulierenden Wassers nächsten an die gegebene Teilstrecke angeschlossenen Teilstrecke gewählt ist. Daher kann für jede Teilstrecke des Zirkulationssystems ausgehend von der Temperatur im Anfangsbereich, die Temperatur des Wassers im Endbereich der jeweiligen Teilstrecke bestimmt werden.
Vorteilhaft kann ausgehend von einer Temperatur am Ausgangsport bei einem stationärem Volumenstrom für jede Teilstrecke die Temperatur des zirkulierenden Wassers bestimmt werden, also auch ein Wert Ta der Wassertemperatur am Ausgangsport als Anfangstemperatur der an den Ausgangsport anschließenden Teilstrecke bestimmt werden, bei dem für die Endbereiche aller Teilstrecken die Wasser - Temperatur TME < Tsoll beträgt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Werte Ta und Vz in einem iterativen Näherungsverfahren bestimmt werden, bei dem ausgehend von einem Temperatur - Startwert T MA * < TS0n und einem Volumenstrom - Startwert Vz * für die erste an den Ausgangsport angeschlossene Teilstrecke, für jede gegebene Teilstrecke die Wasser - Temperatur TME in ihrem Endbereich berechnet wird, wobei die Wasser - Temperatur
Figure imgf000011_0001
im Anfangsbereich der nächsten angeschlossenen Teilstrecke gleich der Wasser - Temperatur TME im Endbereich der gegebenen Teilstrecke, als gewählt ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Teilstrecken über die Länge zwischen ihrem Anfangsbereich und ihrem Endbereich hinsichtlich ihrer Wärme - Kopplung mit der Umgebung axial uniform ausgebildet sind, mithin sich axial nicht ändert. Dies ermöglicht eine Vereinfachung der Berechnungen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass im Endbereich zumindest einer Teilstrecke der Länge L die Wasser - Temperatur TME mittels der Formel
Figure imgf000011_0003
bestimmt wird, wobei gilt
Figure imgf000012_0004
Diese Formel ermöglicht eine gute Näherung der Temperaturänderung für uniforme Teilstrecken.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmedurchgangskoeffizient der Teilstrecken nach der Formel
Figure imgf000012_0002
bestimmt ist, wobei
Figure imgf000012_0003
und
Figure imgf000012_0001
Im folgenden wird Zur Ermittlung der Temperaturveränderungen und des Wärmegewinns im Wasser infolge des Temperaturunterschieds zur Umgebung werden im Folgenden die Gleichungen 1-4 verwendet.
Dazu wird Gleichung 1 für den Wärmedurchlasswiderstand in Gleichung 2 eingesetzt und somit der Wärmedurchgangswiderstand ermittelt. Mit dem Kehrwert von Gleichung 2 wird der Wärmedurchgangskoeffizient Gleichung 3 berechnet.
Wärmedurchlasswiderstand einer Rohrleitung inkl. Dämmung
Figure imgf000013_0001
Gleichung 1 , siehe VDI 2055, 2008
Figure imgf000013_0002
Wärmedurchgangswiderstand der isolierten Rohrleitung
Figure imgf000013_0003
Gleichung 2, siehe VDI 2055, 2008
Figure imgf000013_0004
Figure imgf000013_0005
Wärmedurchgangskoeffizient UR der isolierten Rohrleitung
Figure imgf000013_0006
Der Wärmedurchgangskoeffizient ist zentraler Bestandteil von Gleichung 4 zur Berechnung einer Temperatur am Ende einer Teilstrecke.
Mithilfe von Gleichung 4 werden für alle relevanten Teilstrecken die jeweiligen Anfangs- und Endtemperaturen des Kaltwassers ermittelt. Die Herleitung der Formel für die axiale Erwärmung von Wasser in einer Rohrleitung beginnt mit Gleichung 5:
Figure imgf000013_0007
Gleichung 5, siehe VDI 2055, 2008
Figure imgf000014_0001
einsetzen von und anschließend zusammenfassen.
Figure imgf000014_0003
Figure imgf000014_0002
Über eine iterative Berechnung durch kleinteiliges/schrittweises Erhöhen des Volumenstroms wird jener Volumenstrom gesucht, der die Kaltwasser-Installation, mit einer angestrebten/vorgegebenen Spreizung von beispielsweise 5 K (15°C / 20°C), betreibt.
Mit Hilfe dieses Lösungsansatzes lässt sich neben der im Vordergrund stehenden Ermittlung eines Volumenstroms der Zirkulationsanlage auch für jeden beliebigen Punkt im betrachteten Rohrnetz eine Wassertemperatur bestimmen.
Vorzugsweise ist das iterative Näherungsverfahren die an sich bekannte Excel-Zielwertsuche; siehe Excel und VBA: Einführung mit praktischen Anwendungen in den Naturwissenschaften von Franz Josef Mehr, Maria Teresa Mehr, Wiesbaden 2015, Abschnitt 8.1.
Erfindungsgemäß werden Eckdaten des Leitungssystems einschließlich der o.g. angegebenen Parameter der Teilstrecken in das Programm eingetragen und mittels der Zielwertsuche der Volumenstrom Vz bestimmt, bei die Trinkwasserzieltemperatur Tb erreicht wird; beispielsweise wie folgt 3.1 .1 Sfoffwerfe Wasser
Figure imgf000015_0004
3.1 .2 Wärmeübergangskoeffizienten
Figure imgf000015_0001
3.1 .3 Umgebungstemperaturen
Figure imgf000015_0002
3.1 .4 Dämmungen
Figure imgf000015_0003
3.1 .5 Rohrwerkstoffe
Figure imgf000016_0001
ln diesem Beispiel ist der berechnete Volumenstrom Vz, bei dem bei einer Eingangstemperatur Ta von 15°C eine Zieltemperatur Tb von 20° erreicht wird, in der Zeile MT4 angegeben.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in das Zirkulationssystem eine Zirkulationspumpe integriert ist, womit ein gewünschter Volumenstrom eingestellt werden kann.
Es versteht sich, dass auch mehrere Kühlvorrichtungen und/oder Zirkulationspumpen vorgesehen sein können.
Im folgenden werden Ausführungsformen mit Leitungsstrukturen beschrieben, wie sie typischerweise bei Trinkwasserinstallationen in Gebäuden eingesetzt werden.
Eine Anschlussleitung ist eine Leitung zwischen einer Versorgungsleitung und einer Trinkwasserinstallation beziehungsweise dem Zirkulationssystem. Eine Verbrauchsleitung ist eine Leitung, die Wasser von der Hauptabsperrarmatur bis zu den Anschlüssen der Entnahme stellen und gegebenenfalls in Apparate leitet. Eine Sammelzuleitung ist eine horizontale Verbrauchsleitung zwischen der Hauptabsperrarmatur und einer Steigleitung. Eine Steig- (Fall) Leitung führt von Stockwerk zu Stockwerk und von dem die Stockwerksleitungen oder Einzelzuleitungen abzweigen. Eine Stockwerksleitung ist die Leitung, die von der Steig- (Fall) Leitung innerhalb eines Stockwerks abzweigt und von der Einzelzuleitungen abzweigen. Eine Einzelzuleitung ist die zu einer Entnahmestelle führende Leitung.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine Vorlaufleitung mit mindestens einer Ringleitung verbunden ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Zweig der Zirkulationsleitung von der mindestens eine Vorlaufleitung abgeht.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Zweig der mindestens einen Zirkulationsleitung von der mindestens eine Ringleitung abgeht.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Vorlaufleitung mindestens eine Steigleitung und/oder eine Stockwerksleitung umfasst.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Vorlaufleitung eine Sammelzuleitung umfasst, die mit einem Anschluss an ein Wasserversorgungsnetz verbunden ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anschluss mit mindestens einer Anschlussleitung und/oder mindestens einer Verbrauchsleitung verbunden ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in der mindestens einen Vorlaufleitung und/oder der mindestens einen Ringleitung mindestens ein statischer oder dynamischer Strömungsteiler angeordnet ist, womit vorzugsweise eine Entnahmestelle für Wasser verbunden ist. Vorzugsweise erfolgt eine prozentuale Aufteilung der Volumenströme 95% am Abgang und 5% am Durchgang.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels der Kühlvorrichtung zur Kühlung des zirkulierenden Wassers thermische Energie von dem zirkulierenden Wasser zu einem anderen Stoffstrom, vorzugsweise mittels eines Wärmeübertragers übertragen wird, wodurch eine Optimierung des Kühlungsprozesses durch geeignete Wahl des anderen Stoffstroms, beispielsweise Propan, und eine Verringerung der benötigten Energie zum Betrieb der Kühlvorrichtung erreicht werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kühlvorrichtung thermisch an einen Kälteerzeuger, vorzugsweise eine Wärmepumpe, einen Kaltwassersatz oder ein Kälteversorgungsnetz gekoppelt wird, womit ebenfalls eine Verringerung der für den Kühlungsprozess benötigten Energie erreicht werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Ermitteln einer Verbrauchs - Kennlinie der Zirkulationspumpe in Abhängigkeit vom geförderten Volumenstrom der Zirkulationspumpe und das Ermitteln einer Verbrauchs - Kennlinie der Kühlvorrichtung in Abhängigkeit von einer Wassertemperatur am Ausgangsport und das Einstellen eines Volumenstroms Vz und einer Wassertemperatur Ta am Ausgangsport so dass die Leistungsaufnahme von Zirkulationspumpe und Kühlvorrichtung einen relativen oder absoluten Minimalwert annimmt, vorgesehen, womit die Energieeffizienz des Verfahrens verbessert wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass für die Temperatur Tsoll ein Wert von 20°C +/- 5°C gewählt und für die Wassertemperatur Ta am Ausgangsport ein Wert von 15°C +/-5°C gewählt wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine Teilstrecke des Leitungssystem als Außen - Zirkulationsleitung ausgebildet ist, da insbesondere in bereits bestehende Zirkulationssysteme meistens Außen - Zirkulationsleitungen verbaut sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine Teilstrecke als Inliner - Zirkulationsleitung ausgebildet ist, da diese häufig in neueren oder neuen Zirkulationssystemen verbaut sind.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele in der Beschreibung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen beispielhaft:
Figur 1 : in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Zirkulationssystem Figur 2: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßes Zirkulationssystem Figur 3: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßes Zirkulationssystem, wobei ein weiterer Wärmetauscher vorgesehen ist
Figur 4: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßes Zirkulationssystem Figur 5: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßes Zirkulationssystem Figur 6: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßes Zirkulationssystem Figur 7: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßes Zirkulationssystem Figur 8: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßes Zirkulationssystem
Die in den Figuren 1 bis 8 dargestellten Zirkulationssysteme stellen nur Beispiele dar, ohne dass damit die Erfindung auf diese Systeme beschränkt ist. Bei allen dargestellten Systemen laufen in einen Knoten genau zwei Volumenströme ein und ein Volumenstrom aus, oder es laufen genau ein Volumenstrom ein und genau zwei Volumenströme aus, wie beispielsweise bei einem T-Stück. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Systeme mit derartigen Knoten beschränkt. Grundsätzlich bestehen alle dargestellten Leitungen zwischen Knoten und zwischen Knoten und Eingangsport sowie Knoten und Ausgangsport aus einer oder mehr Teilstrecken, wie oben definiert.
Gleichartige Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Zirkulationssystem ist ein Knoten K1 ist über eine
Vorlaufleitung 4a an einen Ausgangsport 12b einer Kühlvorrichtung 12 angeschlossen. Die Kühlvorrichtung 12 hat kältekreisseitige Anschlüsse sowie eine kältekreisseitige Pumpe 13.
Am Knoten K1 ist eine Verzweigung zu einer Sammelleitung 4, einer Anschlussleitung an einen Anschluss 1 an ein Wasserversorgungsnetz und einer Verbrauchsleitung 3 vorgesehen, wobei letztere und die Anschlussleitung nicht zum Zirkulationssystem gehören. Am Knoten K1 erfolgt daher keine Volumenstromaufteilung.
Die Sammelzuleitung 4 ist verbunden mit einer Steigleitung 5, die in einem Knoten K2 mündet. Der Knoten K2 verzweigt in eine Stockwerksleitung 6 sowie eine Steigleitung 5, die in einen Knoten K3 mündet und an dem eine Verzweigung zu einer Stockwerksleitung 6 und einer Steigleitung 5 erfolgt, mit einer Stockwerksleitung 6 verbunden ist, die in einen Knoten K4 mündet. Der Knoten K2 ist über eine Stockwerksleitung 6 mit einem Knoten K6 verbunden.
Der Knoten K3 ist über eine Stockwerksleitung 6 mit einem Knoten K5 verbunden. Zwei explizit als solche gekennzeichnete Teilstrecken TS1 und TS2 sind über den Knoten K4 verbunden, wobei TS1 Teilstrecke der Stockwerksleitung 6 und TS2 eine Zirkulationsleitung darstellt.
An Knoten K4 erfolgt ferner eine Verzweigung über eine Einzelzuleitung 7 zu einer
Entnahmestelle 9 erfolgt. Zur Vereinfachung sind die mit den Knoten K2 bzw. K3 verbundenen Einzelzuleitungen und Entnahmestellen nicht mit Bezugszeichen versehen. Da das
erfindungsgemäße Zirkulationssystem zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahren in einem Zustand betrieben wird, in dem keine Wasserentnahme erfolgt, sind im Folgendem solche Knoten, die Entnahmestellen zugeordnet sind von der Betrachtung ausgenommen und werden, mit Ausnahme von Knoten K4, entsprechend in den Zeichnungen nicht mit
Bezugszeichen versehen.
Die Teilstrecke TS2 ist angeschossen an eine vertikale Zirkulationsleitung 10a, die in den Knoten K5 mündet. Der Knoten K5 ist an eine Zirkulationsleitung 10a angeschlossen, die in den Knoten K6 mündet. Der Knoten K6 ist an eine vertikale Zirkulationsleitung 10a angeschossen, die mit einer horizontalen Zirkulationsleitung 10a verbunden ist, die wiederum über eine vertikale Zirkulationsleitung mit der Zirkulationspumpe 10b verbunden ist.
Das in Figur 2 dargestellte Zirkulationssystem hat eine analoge Struktur, wie das System der Figur 1 , wobei jedoch in den Stockwerksleitungen 6 Ringleitungen vorgesehen sind, wobei zur Vereinfachung lediglich bei der obersten in Figur 2 dargestellten Ringleitung ein Bezugszeichen 8 verwendet wird. Der Ringleitung 8 ist ein optionaler Strömungsteiler 8a zugeordnet.
Ringleitungen sind Knoten K21 bis K32 zugeordnet. Es versteht sich, dass auch solche Systeme, bei denen lediglich eine Ringleitung vorhanden ist, von der Erfindung umfasst werden.
In Figur 3 ist ein weiteres System mit Knoten K31 bis K34 dargestellt, bei dem jedoch die in die Knoten K34 und K35 mündenden Zirkulationsleitungen 10a parallel zu den von den Knoten K32 und K33 ausgehenden Stockwerksleitungen 6 geführt sind.
Ferner ist in der obersten Stockwerksleitung 6 eine optionale dezentrale Kühlvorrichtung 14 mit einem Eingangsport 14a und einem Ausgangsport 14b angeordnet, wobei zur Vereinfachung der Darstellung vorhandene Anschlüsse eines kälteseitigen Kreislaufs sowie eine
entsprechende Pumpe nicht dargestellt sind.
Analog können weitere dezentrale Kühlvorrichtungen in den anderen Stockwerksleitungen angeordnet sein. ln einer weiteren Ausführungsform analog der Figur 3 kann der Wärmetauscher 12 weggelassen sein, wobei in diesem Fall eine Kühlvorrichtung 14 oder mehrere
Kühlvorrichtungen 14 obligatorisch sind.
Analog der Ausführungsform der Figur 3 können Kühlvorrichtungen in den Steigleitungen 5 bzw. den Stockwerksleitung der Ausführungsformen der Figuren 1 , 2 sowie 4 bis 8 vorgesehen sein.
Figur 4 zeigt ein System mit Knoten K41 bis K51 wie in Figur 3, wobei jedoch in den
Stockwerksleitungen Ringleitungen 8 vorgesehen sind.
Figur 5 zeigt ein System mit Knoten K51 bis K55 , bei dem Zirkulationsleitungen 10 parallel zu den an die Knoten K52, K53 angeschlossenen Steigleitungen 5 geführt sind.
Figur 6 zeigt ein System mit den Knoten K61 bis K69b, wobei zwischen den Knoten K63, K64, K66, K67 sowie K68, K69 Ringleitungen vorgesehen sind.
Figur 7 zeigt ein System mit den Knoten K71 bis K75, wobei Steigleitungen 5 mit den Knoten K72 und K73 verbunden sind.
Figur 8 zeigt ein System mit Knoten K81 bis K89b analog wie in Figur 7 jedoch mit zwischen den Knoten K89a, K89b, K88, K89 sowie K84 und K85 angeordneten Ringleitungen.
Die in den Reinzeichnungen unter Figuren 1 , 3, 5, 7 dargestellten Ausführungsformen können auch nur Teilbereiche zirkulieren lassen. So können die Teilstrecken auch z. B. Installationen in Wohnungen darstellen, die aufgrund diversere Anforderungen (Abrechnung des Wasserverbrauchs) nicht mitzirkulieren dürfen. Ein Wasseraustausch zur Haltung der gewünschten Temperatur war hier durch Spülautomaten möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bei den Systemen der Figuren 1 bis 8 in der oben beschriebenen Weise ausgeführt, wobei ausgehend von einem Temperatur - Startwert TMA* < Tsoi, und einem Volumenstrom - Startwert Vz * für die erste an den Ausgangsport (12b) angeschlossene Teilstrecke eine Temperaturänderung des Wassers zwischen Anfangsbereich und Endbereich entsprechend einem Modell der Temperaturänderung ermittelt wird.
Ferner wird eine Temperaturänderung des Wassers zwischen Anfangsbereich und Endbereich für jede gegebene weitere Teilstrecke entsprechend dem Modell der Temperaturänderung ermittelt, unter der Randbedingung, dass die Wassertemperatur im Anfangsbereich der gegebenen Teilstrecke gleich der Wassertemperatur im Endbereich der Teilstrecke ist, an die die gegebene Teilstrecke angeschlossenen ist.
Vorzugsweise wird das oben beschriebene Modell der axialen Temperaturänderung verwendet, wonach sich im Endbereich einer Teilstrecke der Länge L die Wasser - Temperatur TME mittels der Formel
Figure imgf000022_0001
errechnet.
Der Wert Ta der Wassertemperatur und der Wert Vz des Volumenstroms am Ausgangsport 12b werden so gewählt, dass im Endbereich jeder Teilstrecke des Zirkulationssystems die Wasser - Temperatur TME < Tsoll beträgt und am Eingangsport 12a die Wassertemperatur Tb < Tsoll mit Tsoll - Tb < Q ist, wobei q>0 ein vorgegebener Wert ist.
Es versteht sich, dass die Zirkulationspumpe 10b nicht immer mit einem konstanten Volumenstrom betrieben wird, also unabhängig davon, ob die Porteingangstemperatur 12a exakt den eingestellten Wert hat oder gar darunter liegt.
Sollte die Porteingangstemperatur 12a aus verschiedenen Gründen z. B. bei 17°C liegen, z. B. max. 20°C sind vorgegeben, könnte der Fördervolumenstrom der Zirkulationspumpe 10b reduziert werden. Dieses kann beispielsweise temperaturgesteuert automatisch erfolgen. Im Resultat würden sich Energieeinsparungen ergeben.
Ebenso kann in einem solchen Fall der Fördervolumenstrom der Pumpe 13, temperaturgesteuert reduziert werden.
Sollte die Porteingangstemperatur aus verschiedenen Gründen z. B. bei 17°C liegen (z. B. max. 20°C sind vorgegeben), könnte ebenso die Vorlauftemperatur im Kältekreislauf angepasst werden. Im Resultat würden sich Energieeinsparungen ergeben.
Figure imgf000023_0001
Bezugszeichenliste
Anschluss an ein Wasserversorgungsnetz
Anschlussleitung
Verbrauchsleitung
Sammelzuleitung
Steig- (Fall) Leitung
Stockwerksleitung
Einzelzuleitung
Ringleitung
a statische oder dynamische Strömungsteilung
Entnahmestelle
0 Zirkulationssystem
0a Zirkulationsleitung
0b Zirkulationspumpe
2 Kühlvorrichtung
2a Eingangsport
2b Ausgangsport
4 Wärmetauscher
4a Eingangsport
4b Ausgangsport

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Zirkulationssystem (10) mit einer Kühlvorrichtung (12,
14) mit einem Eingangsport (12a, 14a) und einem Ausgangsport (12b, 14b) zur Kühlung von Wasser und mit einem Leitungssystem mit mehreren Strängen, welche eine oder mehrere Teilstrecken mit gegebener Wärme - Kopplung mit einer Umgebung aufweisen und mittels Knoten verbunden sind, wobei eine oder mehrere der Leitungen des Leitungssystems als Vorlaufleitung (4, 5, 6) ausgebildet sind, zumindest eine mit einer Entnahmestelle (9) verbundene Einzelzuleitung (7) und zumindest eine als Zirkulationsleitung (10a) ausgebildete Leitung mit der oder den Vorlaufleitungen (4, 5, 6) verbunden ist, mit den Schritten
Einstellen einer Wassertemperatur am Ausgangsport (12b, 14b) auf einen Wert Ta mittels der Kühlvorrichtung (12, 14)
Einstellen eines Volumenstroms am Eingangsport (12a) auf einen Wert Vz gekennzeichnet durch folgende Schritte
Ermitteln, insbesondere Berechnen, einer Temperaturänderung des Wassers zwischen Anfangsbereich und Endbereich entsprechend einem Modell der axialen Temperaturänderung für die erste an den Ausgangsport (12b, 14b) angeschlossene Teilstrecke, ausgehend von einem Temperatur - Startwert TMA* < Tsoi, und einem Volumenstrom - Startwert Vz *,
Ermitteln, insbesondere Berechnen, einer Temperaturänderung des Wassers zwischen Anfangsbereich und Endbereich für jede weitere gegebene Teilstrecke entsprechend dem Modell der Temperaturänderung, unter der Randbedingung, dass die Wassertemperatur im Anfangsbereich der gegebenen Teilstrecke gleich der Wassertemperatur im Endbereich der Teilstrecke ist, an die die gegebene Teilstrecke angeschlossenen ist und
Wählen des Wertes Ta der Wassertemperatur und des Wertes Vz des Volumenstroms am Ausgangsport (12b, 14b), derart, dass im Endbereich jeder Teilstrecke die Wasser - Temperatur TME < Tsoll beträgt und sich am Eingangsport (12a, 14b) die Wassertemperatur Tb < Tsoll mit Tsoll - Tb < Q einstellt, wobei q>0 ein vorgegebener Wert ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Werte Ta und Vz in einem iterativen Näherungsverfahren bestimmt werden, bei dem ausgehend von einem Temperatur - Startwert TMA* < Tsoll und einem Volumenstrom - Startwert Vz * für die erste an den Ausgangsport (12b, 14b) angeschlossene Teilstrecke, für jede gegebene weitere Teilstrecke die Temperaturänderung des Wassers zwischen Anfangsbereich und Endbereich berechnet wird, unter der Randbedingung, dass die Wassertemperatur im Anfangsbereich der gegebenen Teilstrecke gleich der Wassertemperatur im Endbereich der Teilstrecke ist, an die die gegebene Teilstrecke angeschlossenen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilstrecken über die Länge zwischen ihrem Anfangsbereich und ihrem Endbereich hinsichtlich ihrer Wärme - Kopplung mit der Umgebung uniform ausgebildet sind.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Endbereich zumindest einer Teilstrecke mit der Länge L die Wasser - Temperatur TME mittels der Formel
Figure imgf000026_0001
bestimmt wird, wobei gilt
Figure imgf000026_0002
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmedurchgangskoeffizient der Teilstrecken nach der Formel
Figure imgf000027_0001
bestimmt ist, wobei
Figure imgf000027_0003
und
Figure imgf000027_0002
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Zirkulationssystem (10) eine Zirkulationspumpe (10b) integriert ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kühlvorrichtung (12, 14) zur Kühlung des zirkulierenden Wassers thermische Energie von dem zirkulierenden Wasser zu einem anderen Stoffstrom, vorzugsweise mittels eines Wärmeübertragers übertragen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (12,
14) thermisch an einen Kälteerzeuger, vorzugsweise eine Wärmepumpe, einen Kaltwassersatz oder ein Kälteversorgungsnetz gekoppelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet, durch
Ermitteln einer Verbrauchs - Kennlinie der Zirkulationspumpe (10b) in Abhängigkeit vom geförderten Volumenstrom der Zirkulationspumpe (10b) Ermitteln einer Verbrauchs - Kennlinie der Kühlvorrichtung (12, 14) in Abhängigkeit von einer Wassertemperatur am Ausgangsport (12b, 14b)
Einstellen eines Volumenstroms Vz und einer Wassertemperatur Ta am Ausgangsport (12b, 14b) so dass die Leistungsaufnahme von Zirkulationspumpe (10b) und Kühlvorrichtung (12, 14) einen relativen oder absoluten Minimalwert annimmt.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Temperatur Tsoll ein Wert von 20°C +/- 5°C gewählt und für die Wassertemperatur Ta am Ausgangsport (12b, 14b) ein Wert von 15°C +/-5°C gewählt wird.
11. Zirkulationssystem mit einer Kühlvorrichtung (12, 14) mit einem Eingangsport (12a,
14a) und einem Ausgangsport (12b, 14b) zur Kühlung von Wasser und mit einem Leitungssystem mit mehreren Strängen, welche eine oder mehrere Teilstrecken mit gegebener Wärme - Kopplung mit einer Umgebung aufweisen und mittels Knoten gekoppelt sind, wobei bei vorgegebener Aufteilung der aus den Knoten herauslaufenden Volumenströme eine Mischwassertemperatur der aus den Knoten herauslaufenden Volumenströme in Abhängigkeit von den in die Knoten einlaufenden Volumenströmen ermittelbar ist, wobei eine oder mehrere der Leitungen des Leitungssystems als Vorlaufleitung (4, 5, 6) ausgebildet sind, zumindest eine mit einer Entnahmestelle (9) verbundene Einzelzuleitung (7) und zumindest eine als Zirkulationsleitung (10a) ausgebildete Leitung mit der oder den Vorlaufleitungen (4, 5, 6) verbunden ist, mit
Mitteln zum Einstellen der Wassertemperatur am Ausgangsport (12b, 14b) auf einen Wert Ta mittels der Kühlvorrichtung (12, 14)
Mitteln zum Einstellen eines stationären Volumenstroms von zirkulierendem Wasser am Eingangsport (12a, 14a) auf einen Wert Vz gekennzeichnet durch, Vorrichtungsmittel zum Ermitteln einer Temperaturänderung des Wassers zwischen Anfangsbereich und Endbereich jeder Teilstrecke unter der Randbedingung, dass die Wassertemperatur im Endbereich einer gegebenen Teilstrecke gleich der Wassertemperatur im Anfangsbereich der in Strömungsrichtung des zirkulierenden Wassers an die gegebene Teilstrecke angeschlossenen Teilstrecke gewählt ist und
Vorrichtungsmittel zum Wählen des Wertes Ta der Wassertemperatur und des Wertes Vz des Volumenstroms am Ausgangsport (12b, 14b), derart, dass im Endbereich jeder Teilstrecke die Wasser - Temperatur TME < Tsoll beträgt und sich am Eingangsport (12a, 14a) die Wassertemperatur Tb < Tsoll mit Tsoll - Tb < Q einstellt, wobei 0>0 ein vorgegebener Wert ist.
12. Zirkulationssystem nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtungsmittel vorgesehen sind, um die Werte Ta und Vz in einem iterativen Näherungsverfahren zu bestimmen, bei dem ausgehend von einem Temperatur - Startwert TMA* < Tsoll und einem Volumenstrom - Startwert Vz * für die erste an den Ausgangsport (12b) angeschlossene Teilstrecke, für jede gegebene Teilstrecke die Wasser - Temperatur TME in ihrem Endbereich berechnet wird, wobei die Wasser - Temperatur TMA‘ im Anfangsbereich der nächsten angeschlossenen Teilstrecke gleich der Wasser - Temperatur TME im Endbereich der gegebenen Teilstrecke als gewählt ist.
13. Zirkulationssystem nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilstrecken über die Länge zwischen ihrem Anfangsbereich und ihrem Endbereich hinsichtlich ihrer Wärme - Kopplung mit der Umgebung uniform ausgebildet sind.
14. Zirkulationssystem nach Ansprüchen 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in das Zirkulationssystem (10) eine Zirkulationspumpe (7) integriert ist.
15. Zirkulationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vorlaufleitung (4, 5, 6) mit mindestens einer Ringleitung (8) verbunden ist.
16. Zirkulationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Leitung der Zirkulationsleitung (10a) von der mindestens eine Vorlaufleitung (4, 5, 6) abgeht.
17. Zirkulationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Leitung der mindestens eine Zirkulationsleitung (10a) von der mindestens eine Ringleitung (8) abgeht.
18. Zirkulationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vorlaufleitung (4, 5, 6) mindestens eine Steigleitung (5) und/oder eine Stockwerksleitung (6) umfasst.
19. Zirkulationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vorlaufleitung (4, 5, 6) eine Sammelzuleitung (4) umfasst, die mit einem Anschluss (1 ) an ein
Wasserversorgungsnetz verbunden ist.
20. Zirkulationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (1 ) mit mindestens einer Anschlussleitung (2) und/oder mindestens einer Verbrauchsleitung (3) verbunden ist.
21. Zirkulationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der mindestens eine Vorlaufleitung (4, 5, 6) und/oder der mindestens eine Ringleitung (8) mindestens ein statischer oder dynamischer Strömungsteiler (8a) angeordnet ist.
22. Zirkulationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kühlvorrichtung (12, 14) thermische Energie von dem zirkulierenden Wasser zu einem anderen Stoffstrom, vorzugsweise mittels eines Wärmeübertragers übertragen wird.
23. Zirkulationssystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kühlvorrichtung (12, 14) thermisch an einen Kälteerzeuger, vorzugsweise eine Wärmepumpe, einen Kaltwassersatz oder ein Kälteversorgungsnetz gekoppelt ist.
24. Zirkulationssystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Teilstrecke des Leitungssystem als Außen - Zirkulationsleitung ausgebildet ist.
25. Zirkulationssystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Teilstrecke als Inliner - Zirkulationsleitung ausgebildet ist.
26. Zirkulationssystem nach einem der Ansprüche 1 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (12) mit ihrem Ausgangsport (12b) an eine Vorlaufleitung (4a) und mit ihrem Eingangsport (12a) an eine vertikale Zirkulationsleitung angeschlossen ist.
27. Zirkulationssystem nach einem der Ansprüche 1 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (14) in eine Steigleitung (5) und/oder eine Stockwerksleitung (6) integriert ist.
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