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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schnellen Bereitstellen von erwärmtem Wasser an wenigstens einem Zapfanschluss, der an einer Warmwasserleitung angeschlossen ist, die vom Ausgang einer zentralen Warmwasserbereitungsanlage gespeist ist, wobei die Vorrichtung ein durch einen Temperatursensor gesteuertes Umschaltventil enthält, das zwischen der Warmwasserleitung und einer Kaltwasserleitung angeordnet ist, und eine Abflussleitung aufweist, die in der Warmwasserleitung erkaltetes Wasser abführt.
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Bei einer zentralen Warmwasserbereitung für eine oder mehrere Wohneinheiten mit angeschlossenen Verbraucherstellen, wie beispielsweise Badewanne, Duschwanne, Waschbecken oder dergleichen, wird das Wasser zunächst in einer wärmegedämmten Warmwasserbereitungsanlage erwärmt und dann von dort an die Zapfanschlüsse in den Bädern oder Küchen zur Benutzung verteilt. Dies führt zu Verteilungsverlusten, weil das Wasser in der Leitung von der Warmwasserbereitungsanlage bis zu den Zapfanschlüssen ständig abkühlt und deshalb bei einer Entnahme ein langes Vorauszapfen erforderlich ist. Wird an einer Verbraucherstelle nach längerer Stillstandzeit über Nacht der Warmwasserhahn geöffnet, so dauert es in Abhängigkeit der Leitungslänge bis zur zentralen Warmwasserbereitungsanlage mehr oder weniger lange bis warmes Wasser mit der gewünschten Temperatur aus dem Zapfanschluss fließt. Zusätzlich zu dem Komfortverlust der nicht sofortigen Verfügbarkeit warmen Wassers fließt das erkaltete Warmwasser ungenutzt in die Kanalisation. Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist es bereits bekannt, eine ständige Warmwasserbereitschaft durch permanentes langsames Zirkulieren des Wassers in der Warmwasserleitung zu erreichen. Dazu wird die Warmwasserleitung als Kreislauf ausgebildet, durch den ständig warmes Wasser zirkuliert, so dass beim Öffnen eines Warmwasserhahns an dem Zapfanschluss das warme Wasser mit der gewünschten Temperatur sehr schnell verfügbar ist. Nachteilig sind dabei der hohe Installationsaufwand und die mit der Zirkulation verbundenen Energiekosten.
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Weiterhin ist auch bekannt, einzelne Warmwasserleitungen an den Zapfanschlüssen mit elektrischen Heizbändern zu ummanteln, durch die das warme Wasser ständig auf der vorgegebenen Temperatur gehalten wird. Hierbei sind die Installationskosten sowie die Stromkosten hoch, da eine ständige Beheizung erforderlich ist.
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In der Patentschrift
DE 36 33 139 C2 ist eine Wasserversorgungsanlage mit Warm- und Kaltwasser für Gebäude offenbart, mit einer Kaltwasserleitungs-Anlage und einer von einer zentralen Warmwasserbereitungsanlage ausgehenden Warmwasserleitungs-Anlage. Dabei sind die Verbraucherstellen mit einem steuerbaren Wasserablassventil versehen, das durch einen an der Warmwasserleitung angeordneten Temperatursensor bei Unterschreitung einer vorgegebenen Temperatur in den geöffneten Zustand versetzbar ist. Für einen Zirkulationsbetrieb ist jeweils ein Wasserablassventil im Bereich einer Verbrauchsstelle angeordnet und zur Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen der Warmwasserleitung und der Kaltwasserleitung ist ein Druckbegrenzungs- oder Differenzdruck-Ventil in der Kaltwasserleitungs-Anlage vorgesehen. Außerdem ist die Kaltwasserleitungs-Anlage mit einem Ausdehnungsbehälter und/oder einer Druckablassvorrichtung versehen. In der
DE 36 33 139 A1 ist dieses Wasserablassventil auch in einer Bauform mit einem Wasserabflussanschluss gezeigt, über den das abgelassene Wasser einem nicht näher dargestellten Abfluss zugeführt werden kann. Nachteilig ist für die Installation dieser Wasserversorgungsanlage ein umfangreicher konstruktiver Aufwand mit einem Ausdehnungsbehälter, der als Zwischenspeicher dient, und überdies an jeder Verbraucherstelle ein Wasserablassventil mit einem Temperatursensor notwendig.
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In der
FR 523.879 A ist eine Verbesserung für Warmwasserverteilungsanlagen beschrieben, die von einer zentralen Warmwasserbereitungsanlage ausgehend am Ende eines Warmwasserstrangs eine automatische Spülung erfolgt, wenn die Temperatur des Warmwassers unter eine bestimmte Grenze fällt, mit dem Ziel erwärmtes Wasser in der Warmwasserleitung in einer im voraus gewählten Temperatur zu erhalten. Nachteilig leitet dabei die durch eine gefaltete Expansionsröhre gesteuerte Vorrichtung permanent das erkaltete Wasser in die Kanalisation ab.
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In der Gebrauchsmusterschrift
DE 297 18 257 U1 ist ein Regler zum Bereitstellen von erwärmtem Wasser an einer Zapfstelle beschrieben, in dem zwischen einer Warmwasserleitung und einer Kaltwasserleitung eine Verbindung hergestellt oder unterbrochen ist. Dabei ist in dem Regler ein Thermostatventil so angeordnet, dass die Verbindung zwischen der Warmwasserleitung und der Kaltwasserleitung temperaturabhängig gesteuert wird. Das Wasser strömt solange durch den Regler, bis eine durch den Thermostat vorbestimmte Wassertemperatur erreicht ist, um ständig warmes Wasser direkt am Regler bzw. direkt an der Zapfstelle zu halten. Ist im Regler eine gewünschte Temperatur erreicht, so unterbindet das Thermostatventil den Durchfluss. Nachteilig ist zur Aufrechterhaltung des Wasserkreislaufes eine Steuereinrichtung in der Kaltwasserhauptleitung notwendig, die Ventile, Drosselventile, Rückflussverhinderer, Zeitschaltuhren, sowie Überdruckventile enthält, um die Druckverhältnisse im System zu regeln. Darüber hinaus ist die Installation eines Reglers mit Thermostatventil an jeder Zapfstelle notwendig, um die Zirkulation des Wassers in möglichst vielen Leitungsabschnitten zu bewirken.
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In der Offenlegungsschrift
DE 37 23 089 A1 ist eine Brauchwasserzapfanordnung beschrieben, die über je ein Zapfventil an einer Kaltwasserleitung und an einer Warmwasserleitung liegt, wobei die Warmwasserleitung an einem Warmwasserspeicher angeschlossen ist. Um einen Zirkulationsbetrieb zu erreichen, ist nahe bei den Zapfventilen eine Überbrückungsleitung vorgesehen, die die Warmwasserleitung mit der Kaltwasserleitung verbindet. Nachteilig ist eine aufwändige Anordnung bestehend aus Überbrückungsleitung, Umwälzpumpe, Strömungsschalter und Temperaturschalter an jeder einzelnen Brauchwasserzapfanordnung zu installieren.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum schnellen Bereitstellen von erwärmtem Wasser der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass mit einem geringen konstruktiven Aufwand erkaltetes Wasser in der Warmwasserleitung in der Toilette oder ähnlichen Einrichtungen genutzt wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein durch einen Temperatursensor gesteuertes Umschaltventil, das zwischen der Warmwasserleitung und einer Kaltwasserleitung angeordnet ist und eine Abflussleitung besitzt. Die Abflussleitung ist dabei eine Spülkastenzufuhrleitung, die zu wenigstens einem Spülkasten einer Toilette führt, wobei beim Unterschreiten einer vorgegebenen Temperatur in der Warmwasserleitung das Umschaltventil in eine erste Stellung umschaltet, so dass eine Verbindung zwischen der Warmwasserleitung und der Abflussleitung hergestellt ist. Dadurch wird das erkaltete Wasser in der Warmwasserleitung bei Benutzung der Toilette in den Spülkasten eingeleitet und beim Erreichen bzw. Überschreiten der vorgegeben Temperatur das Umschaltventil in eine zweite Stellung umschaltet, so dass eine Verbindung zwischen der Kaltwasserleitung und der Spülkastenzufuhrleitung hergestellt ist. Der Spülkasten als Auffanggefäß des erkalteten Wassers kann auch zu einem Urinal oder einer ähnlichen Einrichtung gehören.
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Da das Ableiten des erkalteten Wassers aus der Warmwasserleitung nur bei einer Benutzung der Toilette oder einer ähnlichen Einrichtung erfolgt, wird das Aufheizen der Warmwasserleitung bei einer längeren Nichtnutzung der Wasserleitungen vermieden. Dies spart insbesondere gegenüber einer Zirkulationsleitung viel Energie.
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Mehrere Verbraucherstellen können im Bad oder in einer Wohneinheit gemeinsam mit einem Strang der Warmwasserleitung verbunden sein. Besonders vorteilhaft muss für diesen Strang der Warmwasserleitung mit allen daran angeschlossenen Zapfanschlüssen nur ein einziges Umschaltventil installiert werden, das über die Spülkastenzufuhrleitung mit dem Spülkasten einer Toilettenspülung verbunden ist. Dabei kann das Umschaltventil an beliebiger Stelle des Strangs der Warmwasserleitung angeschlossen sein, also beispielsweise am Anfang des Strangs zu einer Wohneinheit oder am Ende des Strangs in einem Bad, um erfindungsgemäß warmes Wasser mit vorgegebener Temperatur an allen Zapfanschlüssen des Bads bzw. der Wohneinheit schnellstmöglich bereitzustellen, ohne zuviel erkaltetes Wasser aus der Warmwasserleitung ungenutzt herauslaufen zu lassen.
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Die Funktion der hier vorgestellten Vorrichtung wird optimiert, wenn der Strang der Warmwasserleitung schlaufenförmig an den Entnahmestellen entlang geführt ist und am Ende des Stranges das Umschaltventil positioniert ist. Dann steht nach der Benutzung der Toilette und damit dem Ablaufen des erkalteten Wassers sehr schnell an allen Entnahmestellen das Warmwasser zur Verfügung. Dabei ist an den Entnahmestellen typischerweise auch ein Rückschlagventil installiert, dass eine Verbindung der Kaltwasser- mit der Warmwasserleitung verhindert.
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Mittels eines in dem Umschaltventil angeschalteten Temperatursensors wird ständig die Temperatur des Wassers in der Warmwasserleitung gemessen. Beim Unterschreiten einer vorgegebenen Temperatur in der Warmwasserleitung am Umschaltventil schaltet dieses in die erste Stellung um. Der Temperatursensor des Umschaltventils umfasst eine Einstelleinrichtung für die variable Einstellung der vorgegebenen Temperatur, die beispielsweise 25°C und 35°C betragen kann. Das erkaltete Wasser aus der Warmwasserleitung läuft in der ersten Stellung des Umschaltventils bei Benutzung der Toilette in den Spülkasten, bis die vorgegebene Temperatur erreicht ist und die Umschaltung in die zweite Stellung erfolgt. Ab dann läuft wie gewöhnlich das Wasser aus der Kaltwasserleitung über die Spülkastenzufuhrleitung in den Spülkasten der Toilettenspülung.
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Zwischen den Schalttemperaturen der Temperaturumschaltung des Umschaltventils ist vorteilhaft eine Hysterese vorhanden. Diese beträgt beispielsweise 10°C. Dann erfolgt bei einer Einstellung des Umschaltventils auf 35°C für die zweite Stellung ein erneutes Einschalten in die erste Stellung bei 25°C. Dies bedeutet, dass erst wieder Wasser aus der Warmwasserleitung abgeleitet wird, wenn die Temperatur um mindestens 10°C gefallen ist. Bei kurz hintereinander liegenden Toilettenspülungen erfolgt damit keine Ableitung des warmen Wassers und Energie zur Wassererwärmung wird eingespart.
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Das Umschaltventil ist in einer Ausführungsform so ausgebildet, dass das Warmwasserventil und das Kaltwasserventil Magnetventile mit einem externen Fühlerthermostat sind.
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In anderen Ausführungsformen ist das Umschaltventil so ausgebildet, dass das Warmwasserventil und das Kaltwasserventil Ventile mit einem internen oder externen Thermoelement-Fühler sind.
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Das Umschaltventil enthält optional eine angeschaltete Zeitschaltuhr mit einer Einschalteinrichtung für Ein- und Ausschaltzeiten. Auf Grund dessen ist je nach Einstellung der Ein- und Ausschaltzeit die Wasserzufuhr aus der Warmwasserleitung zum Spülkasten gesperrt. Die Einstellung der Ein- und Ausschaltzeit ist variabel von 0 bis 24 Uhr möglich. Das Umschaltventil kann die Warmwasserzufuhr zum Spülkasten demzufolge auf ein variabel eingestelltes Zeitintervall sperren, beispielsweise nachts, wenn kein Verbrauch von Warmwasser erfolgt.
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Durch längere Verweildauer von einigen Stunden bis Tagen des erwärmten Wassers in den Warmwasserleitungen und in der Warmwasserbereitungsanlage kann es zu bakteriellen Wachstum und einer Erhöhung der Bakterienanzahl im warmen Wasser kommen. Die größte Bedeutung für die Trinkwasserhygiene in Gebäuden haben die Legionellen, die sich in Biofilmen im Inneren der Leitungen vermehren. Grundsätzlich ist zwischen dem Verhindern des Wachstums und dem Abtöten bereits vorhandener Legionellen-Besiedelungen zu unterscheiden. Bei einer Temperatur von 60 °C würde lediglich die Vermehrungsrate für einen kurzen Zeitraum reduziert. Erst mit einer Erhöhung der Temperatur auf 70 °C im gesamten Warmwassersystem kann eine Abtötung vitaler Legionellen sicher erreicht werden. Eine häufige Erhöhung über 60 °C würde die Installationsmaterialien zu stark in Mitleidenschaft ziehen.
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Aus diesem Grund sieht die Erfindung zur Verhinderung des Wachstums von Legionellen vorteilhaft eine Legionellen-Schaltung vor, in der eine Zeitschaltuhr das Umschaltventil periodisch, beispielsweise einmal täglich, umschaltet und damit eine zweite Ablaufleitung mit der Warmwasserleitung verbindet. Das Umschaltventil verbindet die Warmwasserleitung für eine bestimmte Zeitdauer mit einem Auslauf, so dass das erwärmte Wasser die Warmwasserleitung ausreichend durchströmt und im Auslauf abläuft. Der Auslauf kann in einen speziellen Spülkasten oder in eine Dusche oder Badewanne erfolgen. Eine solche Legionellen-Schaltung kann zu jeder Zeit eingestellt bzw. aktiviert werden. Durch die Strömung in der Warmwasserleitung kann das Wachstum der Legionellen in allen durchflossenen Leitungsteilen verhindert werden.
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Die Erfindung ist nachfolgend in den Figuren beispielhaft erläutert.
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1 zeigt eine Übersicht über den Einsatz der Vorrichtung in einem Wasserleitungssystem.
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2 zeigt schematisch ein Umschaltventil.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wasserversorgungsanlage 1 in einem Wohngebäude mit einer zentralen Warmwasserbereitungsanlage 6, sowie mehreren Zapfanschlüssen 4, die an einer Warmwasserleitung 3 angeschlossen sind. Die zentrale Warmwasserbereitung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser an einem zentralen Ort erwärmt und bei Bedarf gespeichert wird und über entsprechend verteilte Warmwasserleitungen 3 zu den Zapfanschlüssen 4 zur Entnahme gelangt. Demzufolge wird die Warmwasserleitung 3 vom Ausgang der Warmwasserbereitungsanlage 6 gespeist, und das erwärmte Wasser WW wird in die einzelnen Stränge mit den Verbraucherstellen verteilt. Weiterhin umfasst die Wasserversorgungsanlage 1 eine Kaltwasserleitung 2, an der die mehreren Zapfanschlüsse 4 ebenfalls angeschlossen sind, so dass in einer angeschlossenen Mischbatterie durch Vermischung von kalten KW und warmen Wasser WW die gewünschte Wassertemperatur erzielt wird.
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Die Gesamtansicht der Wasserversorgungsanlage 1 zeigt rechts von der aufsteigenden Warm- 3 und Kaltwasserleitung 2 einen Strang mit jeweils vier Zapfanschlüsse 4 für je eine Badewanne 10, Duschwanne 11, Waschbecken 12 und Toilette 13 als Verbraucherstellen. Dabei umfasst die Toilette 13 einen Spülkasten 5 zur Toilettenspülung, die dafür sorgt, dass die Toilette 13 zu gewünschter Zeit mit Wasser durchspült wird. Im privaten wie im öffentlichen Bereich ist der Spülkasten 5 heute die übliche Variante der Toilettenspülung, wobei der Spülkasten 5 über ein Ventil innerhalb weniger Minuten mit etwa 10 Litern Wasser gefüllt wird. Hierbei wird als Wasser zumeist Leitungswasser und damit Trinkwasser benutzt.
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Das Wasser wird dem Spülkasten 5 über eine Spülkastenkastenzufuhrleitung 15 zugeführt, die wiederum an dem Umschaltventil 7 angeschlossen ist. Das Umschaltventil ist mit der Warmwasserleitung 3 und der Kaltwasserleitung 2 verbunden. Dabei kann das Umschaltventil 7 an einer beliebigen Stelle des Strangs angeschlossen sein. Auf der rechten Seite der Gesamtansicht ist das Umschaltventil 7 am Anfang des Strangs angeordnet. Auf der linken Seite der Gesamtansicht ist eine Ausführungsvariante gezeigt, bei der das Umschaltventil 7 am Ende des Strangs angeordnet ist. Hier ist die Warmwasserleitung WW als Schlaufenleitung 17 ausgeführt, die zu den Entnahmestellen 18 hin- und zurückführt. Dadurch werden Stichleitungen zu den Anschlussstellen vermieden, in denen Wasser stehen bleiben und erkalten könnte. In beiden Ausführungsvarianten kann an allen an der Warmwasserleitung 3 angeschlossenen Zapfanschlüssen 4, 18 warmes Wasser WW mit vorgegebener Temperatur entnommen werden, ohne dass erkaltetes Wasser EW ungenutzt verloren geht. Auf der linken Seite sind zwei Toiletten 13 dargestellt, deren Benutzung jeweils das Aufnehmen des erkalteten Wassers in den zugehörigen Spülkasten 5 auslöst. Anstelle der Toiletten sind auch andere Geräte, wie ein Urinal, nutzbar.
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In dem Umschaltventil 7 sind sowohl ein Temperatursensor 8 als auch eine Zeitschaltuhr 9 angeschaltet. Wobei der Temperatursensor 8 eine Einstelleinrichtung für die vorgegebene Temperatur und die Zeitschaltuhr 9 eine Einstelleinrichtung für Ein- und Ausschaltzeiten umfassen.
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Dabei misst der Temperatursensor 8 permanent die Temperatur des Wassers in der Warmwasserleitung 3. Beim Unterschreiten der vorgegebenen Temperatur verbindet das Umschaltventil 7 den Spülkasten 5 der Toilette 13 mit der Warmwasserleitung 3. Dadurch wird das erkaltete Wasser EW in der Warmwasserleitung 3 bei Benutzung der Toilette 13 in den Spülkasten 5 eingeleitet. Mit Erreichen der vorgegebenen Temperatur verbindet das Umschaltventil 7 den Spülkasten 5 der Toilette 13 mit der Kaltwasserleitung 2, wodurch dann Kaltwasser KW bei Benutzung der Toilette 13 in den Spülkasten 5 eingeleitet wird.
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Üblicherweise wird hierdurch das über Nacht in der Warmwasserleitung 3 erkaltete Wasser EW durch die morgendliche Benutzung der Toilette 13 für die Toilettenspülung genutzt, und bei den anschließenden Waschvorgängen am Waschbecken 12, in der Duschwanne 11, sowie in der Badewanne 10 steht das Warmwasser WW in der vorgegebenen Temperatur sofort zur Verfügung, ohne dass über eine längere Zeit Wasser aus der Warmwasserleitung 3 herauslaufen muss.
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Dazu verhindert die Zeitschaltuhr 9 in der Nacht das Umschalten des Umschaltventils 7 auf die Warmwasserleitung 3, da in diesem Zeitraum keine Entnahme von Warmwasser WW an den Verbraucherstellen erfolgt
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Weiterhin ist an dem linken Strang ein Umschaltventil 7 mit Legionellen-Schaltung angedeutet. Zu vorgegebenen Zeiten verbindet das Umschaltventil 7 die Warmwasserleitung WW mit dem Auslauf 19, um die Warmwasserleitung WW mit frischem Wasser durchströmen zu lassen. Hierdurch wird eine Gefährdung durch Vermehrung von Legionellen in der Warmwasserleitung 3 und Warmwasserbereitungsanlage 6 verhindert. Hier ist gezeigt, dass das Wasser aus dem Auslauf 19 über die Badewanne 10 abläuft, es können aber auch andere Auslaufmöglichkeiten genutzt sein. Das mit der Legionellen-Schaltung ablaufende Wasser könnte auch anderweitig aufgefangen und genutzt werden.
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2 zeigt schematisch ein Umschaltventil 7, das am Ende eines Stranges in der Nähe einer Zapfstelle 4 mit einer Warmwasserleitung 3 und einer Kaltwasserleitung 2 angeordnet ist. Das Warmwasser WW wird über das Warmwasserventil 20 zur Spülkastenzufuhrleitung 15 verbunden und das erkaltete Wasser EW kann ablaufen, solange bis die Temperatur am Thermosensor 8 die eingestellte Warmwassertemperatur erreicht ist. Dann schaltet der Umschalter 22 um und verbindet die Spülkastenzufuhrleitung 15 über das Kaltwasserventil 21 mit der Kaltwasserleitung 2. Es ist ersichtlich, dass jeweils nur das Warmwasserventil 20 oder das Kaltwasserventil 21 auf Durchgang geschaltet ist. Die Zeitschaltuhr 9 besitzt eine Einstellung 23 für die Umschalttemperatur. Weiterhin besitzt sie eine Einstellung 24 für die Schaltzeiten. Darüber kann das Umschalten verhindert und die Spülkastenzufuhrleitung 15 für eine voreingestellte Zeitdauer mit der Kaltwasserleitung 2 verbunden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wasserversorgungsanlage
- 2
- Kaltwasserleitung
- 3
- Warmwasserleitung
- 4
- Zapfanschluss
- 5
- Spülkasten
- 6
- Warmwasserbereitungsanlage
- 7
- Umschaltventil
- 8
- Temperatursensor
- 9
- Zeitschaltuhr
- 10
- Badewanne
- 11
- Duschwanne
- 12
- Waschbecken
- 13
- Toilette
- 14
- Durchgangsventil
- 15
- Spülkastenzufuhrleitung
- 16
- Absperrventil
- 17
- Schlaufenförmige Warmwasserleitung
- 18
- Entnahmestelle mit Durchgangsanschluss
- 19
- Auslauf für die Legionellen-Schaltung
- 20
- Warmwasserventil
- 21
- Kaltwasserventil
- 22
- Umschalter
- 23
- Einstellung der Umschalttemperatur
- 24
- Einstellung der Schaltzeigen
- EW
- Erkaltetes Wasser
- KW
- Kaltwasser
- WW
- Warmwasser
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3633139 C2 [0004]
- DE 3633139 A1 [0004]
- FR 523879 A [0005]
- DE 29718257 U1 [0006]
- DE 3723089 A1 [0007]
