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Dokumentenidentifikation DE102005034021B4 16.05.2007
Titel Verfahren zum Erwärmen, Desinfizieren und Speichern von Trinkwasser
Anmelder Schulze, Rolf, Dipl.-Ing., 04329 Leipzig, DE;
Berlin, Michael, Dipl.-Ing., 04347 Leipzig, DE;
Drechsler, Wolf-Hagen, 04668 Grimma, DE;
Zückner, Dietmar, 04509 Krostitz, DE;
Tannhäuser, Martina, Dipl.-Ing., 04683 Fuchshain, DE
Erfinder Schulze, Rolf, Dipl.-Ing., 04329 Leipzig, DE;
Berlin, Michael, Dipl.-Ing., 04347 Leipzig, DE;
Drechsler, Wolf-Hagen, 04668 Grimma, DE;
Zückner, Dietmar, 04509 Krostitz, DE;
Tannhäuser, Martina, Dipl.-Ing., 04683 Fuchshain, DE
Vertreter M. Köhler und Kollegen, 04315 Leipzig
DE-Anmeldedatum 18.07.2005
DE-Aktenzeichen 102005034021
Offenlegungstag 01.02.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.05.2007
IPC-Hauptklasse F24D 17/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C02F 1/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen, Desinfizieren und Speichern von Trinkwasser.

Aus dem Stand der Technik bekannt sind technische Lösungen, die das Trinkwasser in einem Speicher mit integrierter Heizfläche erwärmen.

Weiterhin bekannt sind Vorrichtungen, die das Trinkwasser im Durchfluss über einen Wärmetauscher erwärmen.

Bekannt sind auch Lösungen, die in einem Ladekreis, bestehend aus Ladepumpe, Wärmetauscher und Speicher das Trinkwasser erwärmen und speichern.

Diese Vorrichtungen müssen in zeitlichen Abständen zur Thermischen Desinfektion auf Desinfektionstemperatur aufgeheizt werden, zum Beispiel auf 70°C, damit die Verteilungsnetze, die Zapfstellen und auch die Vorrichtung selbst desinfiziert werden.

So beschreibt die DE 4136959 C2 eine Vorrichtung, die ebenfalls Trinkwasser erwärmt, desinfiziert und speichert. Bei Zapfruhe bildet diese Vorrichtung dabei einen Wasserkreislauf, in dem Ladepumpe, Trinkwassererwärmer und Speicher im Temperaturbereich der Thermischen Desinfektion betrieben werden.

Die Kaltwasserzuleitung mündet ebenfalls an der Ladepumpe und gleichzeitig am Kaltwassereingangs-/Ladeausgangsanschluss des Speichers. Das erwärmte und desinfizierte Trinkwasser wird ebenfalls am Warmwasseranschluss des Speichers entnommen. In dieser Vorrichtung hat das entnommene Warmwasser allerdings die Temperatur der Thermischen Desinfektion und kann ohne Abkühlung nicht direkt an die Zapfstellen geführt werden.

In DE 4235038 C2 wird eine Vorrichtung beschrieben, die zusätzlich zur Funktion von DE 4236959 C2 noch die notwendige Abkühlung des entnommenen Warmwassers aus dem Desinfektionskreislauf beinhaltet.

Das dem Kreislauf aus Ladepumpe, Trinkwassererwärmer und Speicher entnommene Warmwasser in Desinfektionstemperatur wird vom einströmenden Kaltwasser über einen Vorwärmer/-rückkühler auf Zapftemperatur abgekühlt.

Beschrieben sind dort ebenfalls die Einbindungen der Zirkulation. Diese Vorrichtungen bestimmen in verschiedenen Variationen, besonders die Gestaltung der Zirkulationseinbindung betreffend, den Stand der Technik für Trinkwassererwärmung mit Thermischer Desinfektion.

Der Nachteil aller dieser technischen Lösungen besteht darin, dass der Spitzenvolumenstrom durch den Vorwärmer/Rückkühler zum sich im Desinfektionsbereich befindlichen Speicher und zurück geführt wird. Dies bedingt einen hohen Druckverlust und eine entsprechende Dimensionierung der Wasserversorgung bis hin zu zusätzlich notwendigen Druckerhöhungsanlagen.

Auch die Zirkulationspumpe muss diesen hohen Druckverlust überwinden, wenn das Zirkulationswasser in die Desinfektion eingebunden sein soll. Weiterhin sind energetische Verluste und Materialverschleiß des Speichers höher, ohne das der höhere Energiezustand des Speichers auf Grund der zwangsweißen Rückkühlung bei der Entnahme nutzbar ist.

In DE 10034513 C2 wird eine Vorrichtung beschrieben, deren Zirkulationswasser separat vorgewärmt und erwärmt wird, dann in den Ladekreis, der sich in Desinfektionstemperatur befindet, vor dem Speicher einmündet und nach dem Speicher teilweise rückgekühlt wird.

Das Trinkwasser wird hier wie bekannt vorgewärmt, fließt in den Kreislauf aus Ladepumpe, Trinkwassererwärmer und Speicher ein und verlässt nach dem Speicher diesen Kreislauf, um über die Rückkühlung zu den Zapfstellen zu gelangen.

Der Nachteil dieser technischen Lösungen besteht darin, dass der Spitzenvolumenstrom durch den Vorwärmer/Rückkühler zum sich im Desinfektionsbereich befindlichen Speicher und zurück geführt wird. Dies bedingt einen hohen Druckverlust und eine entsprechende Dimensionierung der Wasserversorgung bis hin zu zusätzlich notwendigen Druckerhöhungs-anlagen. Weiterhin sind energetische Verluste und Materialverschleiß des Speichers höher, ohne das der höhere Energiezustand des Speichers auf Grund der zwangsweißen Rückkühlung bei der Entnahme nutzbar ist.

Aus dem Stand der Technik sind weiter Vorrichtung bekannt, in denen, wie in DE 4236959 C2 beschrieben, Trinkwasser erwärmt, desinfiziert und gespeichert wird, die Abkühlung des sich auf Desinfektionstemperatur befindlichen Warmwassers aber über die Beimischung von Kaltwasser erfolgt. Die Einbindung der Zirkulationsleitungen erfolgt dabei an unterschiedlichen Punkten in den Wasserkreislauf.

Diese Vorrichtung haben alle den Nachteil, dass über die Beimischung nicht desinfiziertes Wasser an die Zapfstellen gelangt.

Aus dem Stand der Technik sind auch Vorrichtungen bekannt, die das erwärmte Trinkwasser in zwei verschiedene Temperaturzonen bringen und dort speichern. Eine Temperaturzone liegt dabei im Desinfektionsbereich, die andere unterhalb oder gleich der Zapftemperatur.

Der Speicher mit Desinfektionstemperatur ist dabei nicht in den Wasserkreislauf, bestehend aus Ladepumpe, Trinkwassererwärmer und Speicher im niederen Temperaturbereich, eingebunden. Über ein Mischventil wird bei diesen Vorrichtungen das Warmwasser der beiden Temperaturzonen zusammengefasst. Die Zirkulation bindet bedarfsweise in die Vorrichtung ein. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass über die Beimischung generell nicht desinfiziertes Wasser aus der Niedertemperaturzone an die Zapfstellen gelangt.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die im erheblich ökonomischeren Betrieb hinsichtlich sowohl Investitions- als auch Betriebskosten Trinkwasser erwärmt, desinfiziert und speichert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß des Anspruches 1 gelöst, nachfolgend soll dieses Verfahren anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispieles und der näher erläutert werden.

Der grundlegende Gedanke der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, den gemäß dem Stand der Technik bekannten Wasserkreislauf in Desinfektionstemperatur, bestehend aus Ladepumpe, Trinkwassererwärmer und Speicher zu unterbrechen. Der notwendige Vorwärmer/Rückkühler wird zwischen Trinkwassererwärmer und Reaktor einerseits und Speicher und Ladepumpe mit Kaltwasserzuleitung und Warmwasserableitung andererseits, angeordnet.

Damit werden Speicher und Ladepumpe nicht mit Desinfektionstemperatur betrieben, sondern mit Zapftemperatur.

Durch die Desinfektionsstrecke, in der Trinkwassererwärmer und Reaktor angeordnet sind, wird über den Vorwärmer/Rückkühler von der Ladepumpe nur der Ladevolumenstrom getrieben und damit der Speicher mit desinfiziertem und auf Zapftemperatur rückgekühltem Trinkwasser geladen. Bei Spitzenbedarf wird das gespeicherte Wasser aus dem Speicher über die Warmwasserableitung für die Zapfstellen entnommen, wobei das über die Kaltwasserzuleitung zufließende Kaltwasser diesen Zapfvolumenstrom antreibt.

Es ist offensichtlich, das sich dieses Verfahren durch einen sehr geringen Druckverlust in diesem Zapfvolumenstrom auszeichnet, der nur durch die Summe der Druckverluste von Kaltwasserzuleitung, Speicher und Warmwasserableitung gebildet wird.

Dies ist ein wichtiger Vorteil gegenüber dem Stand der Technik mit den positiven Folgen geringerer Invest- und Betriebskosten für die Trinkwasserbereitstellung auf Grund der Notwendigkeit geringerer Förderhöhen für die Pumpen.

Ebenfalls wird der Vorwärmer/Rückkühler wesentlich kleiner dimensioniert, da er nur noch vom Ladevolumenstrom und nicht, wie im Stand der Technik notwendig, vom Spitzenvolumenstrom durchflossen wird.

Nach der Spitzenentnahme wird der Speicher wieder mit desinfiziertem und auf Zapftemperatur Rückgekühltem Trinkwasser geladen. Die nach den aktuellen Gesetzen notwendigen Zapftemperaturen gewährleisten eine sichere Speicherung des desinfizierten Trinkwassers.

Der Betrieb von Speicher und Ladepumpe bei Zapftemperatur reduziert dabei energetische Verluste und Materialverschleiß und senkt damit die Betriebskosten.

Die Dimensionierung des Speichers ändert sich gegenüber dem Betrieb bei Desinfektionstemperatur nicht, da der dort höhere Energiezustand des Speichers auf Grund der zwangsweißen Rückkühlung bei der Entnahme nicht nutzbar ist.

Eine bedarfsweise Einbindung der Zirkulation zur Desinfektion des gesamten Zirkulationswassers erfolgt im Speicher selbst oder in der Strecke zwischen Kaltwasserzufluss, Speicher und Ladepumpe.

Das Zirkulationswasser wird dabei entweder im beschriebenen Wasserkreislauf desinfiziert oder schiebt desinfiziertes Trinkwasser aus dem Speicher über die Warmwasserableitung zu den Zapfstellen und von dort über die Zirkulationsleitung und die Zirkulationspumpe zurück zum Zirkulationseingang. Dieser Zirkulationswasserkreis wird von der Zirkulationspumpe außerhalb der Vorrichtung angetrieben.

Dabei muss diese Zirkulationspumpe ebenfalls nur den sehr geringen Druckverlust innerhalb der Vorrichtung überwinden, der aus der Summe der Druckverluste von Zirkulationswassereingang, Speicher und Warmwasserableitung gebildet wird.

Nachfolgend soll die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der näher erläutert werden.

Dabei zeigt eine Anordnung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in freigestellter Darstellung.

Über eine Kaltwasserzuleitung 1 gelangt das Trinkwasser zu einer Ladepumpe 2 und zum Speicher 6. Die Ladepumpe 2 treibt einen Wasserkreislauf über die Vorwärmseite A, B eines Vorwärmers/Rückkühlers 3, zu einen Trinkwassererwärmer 4, zu einen Reaktor 5, zur Rückkühlseite C, D des Vorwärmers/Rückkühlers 3, zum Ladeeingang des Speichers 6, durch den Speicher 6 zum Kaltwassereingang/Ladeausgang und zurück zur Ladepumpe 2.

Das Trinkwasser wird dabei vorgewärmt, danach auf Desinfektionstemperatur erwärmt, im Reaktor 5 desinfiziert, rückgekühlt auf Zapftemperatur und gespeichert.

Das erwärmte und desinfizierte Trinkwasser wird bei Zapfung an der Warmwasserableitung 7 des Speichers entnommen.

Weiterhin ist es möglich zur Verhinderung der Entnahme nicht desinfizierten Trinkwassers über die Warmwasserableitung 7 aus dem Speicher 6 bedarfsweise eine Absperrvorrichtung in die Strecke von Kaltwasserzuleitung 1 zu Speicher 6 einzubinden. Wenn kein Wasser mehr zufließen kann, kann auch kein Wasser entnommen werden.

In der Anordnung sind, wie teilweise abgebildet, wahlweise zur besseren Funktion weitere Armaturen, Regel- und Stelleinrichtungen vorhanden, die alle zum Stand der Technik gehören und deshalb hier nicht näher zu erläutern sind.


Anspruch[de]
Verfahren zum Erwärmen, Desinfizieren und Speichern von Trinkwasser mit einer Trinkwassererwärmungsanlage, die eine Kaltwasserzuleitung, eine Ladepumpe, einen Vorwärmer/Rückkühler, einen Trinkwassererwärmer, einen Reaktor, einen Speicher und einen Warmwasseranschluss aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladepumpe (2), die Vorwärmseite (A, B) des Vorwärmers/Rückkühlers (3), die Trinkwassererwärmung (4), der Reaktor (5), die Rückkühlseite (C, D) des Vorwärmers/Rückkühlers (3) und der Speicher 6) in Reihe zu einem Kreislauf verschaltet werden, wobei der Teil des Kreislaufs, der am Anschluss (B) des Vorwärmers/Rückkühlers (3) beginnt über den Trinkwassererwärmer (4) und den Reaktor (5) bis zum Anschluss (C) des Vorwärmers/Rückkühlers (3) mit Desinfektionstemperatur und der Teil des Kreislaufs, der am Anschluss (D) des Vorwärmers/Rückkühlers (3) beginnt über den Speicher (6), die Warmwasserableitung (7), die Kaltwasserzuleitung (1) und die Ladepumpe (2) bis zum Anschluss (A) des Vorwärmers/Rückkühlers (3) mit Zapftemperatur betrieben werden.






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