DE3622139A1 - Wasserversorgungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wasserversorgungsanlage für Gebäude, mit einer Kaltwasserleitungs-Anlage und einer von einer zentralen Brauchwarmwasserbereitungsanlage ausgehenden Warmwasserleitungs-Anlage, wobei Verbraucherstellen jeweils eine Kaltwasserzuleitung und eine Warmwasserzuleitung auf­ weisen.

Derartige Verbraucherstellen sind gewöhnlich Waschbecken, Badewannen, Duschen, Spültische od. dgl. Wird an einer Verbraucherstelle nach längerer Stillstandszeit der Warm­ wasserhahn geöffnet, so dauert es in Abhängigkeit der Lei­ tungslänge bis zur zentralen Brauchwarmwasserbereitungs­ anlage mehr oder weniger lang, bis warmes Wasser aus der Entnahmearmatur fließt. Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist es bereits bekannt, die Warmwasserzuleitungen als Kreis­ lauf auszubilden, durch den ständig Warmwasser zirkuliert, so daß beim Öffnen eines Warmwasserhahns an einer Verbrau­ cherstelle das warme bzw. heiße Wasser lediglich die kurze Verbindungsleitung vom Warmwasser-Kreislauf bis zum Warm­ wasserhahn zu überbrücken braucht und warmes Wasser damit sehr schnell verfügbar ist. Nachteilig ist dabei der hohe Installationsaufwand, das heißt, es muß eine doppelte Lei­ tungsführung, doppelte Isolation und eine Brauchwasser- Zirkulationspumpe vorgesehen werden. Die Wärmeverluste sind dabei in Abhängigkeit der verwendeten Isolation nicht unerheblich, und eine nachträgliche Installation einer Zirkulationsleitung ist praktisch ausgeschlossen.

Weiterhin wird neuerdings oft das Verfahren verwendet, bei einer einzelnen Warmwasserzuleitung diese mit elektri­ schen Heizbändern zu ummanteln, durch die das warme Wasser ständig auf der erforderlichen Temperatur gehalten wird. Auch hier ist eine nachträgliche Installation nicht möglich, und die Installationskosten sowie die Stromkosten sind hoch, da eine ständige Beheizung erforderlich ist.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Wasser­ versorgungsanlage für Gebäude zu schaffen, bei der nur eine einzige Warmwasserzuleitung erforderlich ist und bei der bei geringem Energieverlust warmes Wasser jeweils un­ mittelbar zur Verfügung steht. Dabei soll eine nachträgliche Installation möglich sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wasserleitungsanlage an wenigstens einer Verbraucher­ stelle mit einem steuerbaren Wasserablaß-Ventil versehen ist, das durch einen in der Nähe der Verbraucherstelle an einer Warmwasserleitung angeordneten Temperatursensor bei Unterschreitung einer vorgebbaren Grenztemperatur in den geöffneten Zustand versetzbar ist.

Da das Wasserablaß-Ventil problemlos an einer Verbraucher­ stelle installierbar ist und dort auch eine Kaltwasserleitung bzw. eine Abflußleitung existiert, ist eine nachträgliche Installation bei herkömmlichen Wasserversorgungsanlagen mit einer Warmwasserzuleitung auf einfache Weise möglich. Die Installationskosten sind im Vergleich zu einer doppelt geführten Leitung und im Vergleich zu einem elektrischen Heizmantel niedrig. Die Wärmeverluste sind relativ niedrig, da diese nur über eine Warmwasserzuleitung auftreten können.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Wasserversorgungsanlage möglich.

Eine besonders wassersparende Lösung wird dadurch erreicht, daß das Wasserablaß-Ventil in der Kaltwasserleitungs-Anlage mündet. Damit ein Abfluß stattfinden kann, sind Mittel zur Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen der einen höheren Druck aufweisenden Warmwasserleitungs-Anlage und der Kalt­ wasserleitungs-Anlage erforderlich, und die Kaltwasser­ leitungs-Anlage wird mit einem Ausdehnungsbehälter und/oder einer Druckablaß-Vorrichtung versehen. Auf diese Weise strömt bei Unterschreitung der Grenztemperatur Wasser von der Warmwasserleitungs-Anlage in die Kaltwasserleitungs- Anlage und geht nicht verloren. Zur Erzeugung der notwendigen Druckdifferenz von beispielsweise 2 bar wird zweckmäßiger­ weise ein Druckreduzier-Ventil in die Kaltwasserleitungs- Anlage geschaltet.

Das Wasserablaß-Ventil kann jedoch auch mit einer Abfluß­ leitung verbunden werden, so daß Wasser von der Warmwasser­ leitungs-Anlage bei Unterschreiten einer vorgebbaren Grenz­ temperatur in die Abflußleitung fließt. Hierbei tritt zwar ein geringer Wasserverlust auf, der Installationsaufwand kann dadurch jedoch noch weiter verringert werden.

Das Wasserablaß-Ventil kann als temperaturgesteuertes Regel­ ventil ohne Hilfsenergie, beispielsweise als mechanisch- oder druckgesteuertes Servoventil ausgebildet sein, wobei der Steuerhub bzw. der Steuerdruck vom Temperatursensor erzeugbar ist. Hierbei sind keine externen Leitungsanschlüs­ se erforderlich.

Das Wasserablaß-Ventil kann jedoch auch als elektrisches Servoventil und der Temperatursensor als elektrischer Sensor ausgebildet sein. Hierbei ist zwar eine elektrische Strom­ versorgung erforderlich, jedoch erhöht sich die Schalt­ genauigkeit, und es eröffnen sich weitere Steuerfunktionen. So kann ein die Einschaltdauer (Öffnungszeit) des Wasser­ ablaß-Ventils begrenzendes Zeitglied vorgesehen sein, das insbesondere zwischen den Temperatursensor und das Wasser­ ablaß-Ventil geschaltet ist. Hierdurch können die Energie­ kosten verringert werden. Gleichzeitig dient dieses Zeitglied als Sicherheitseinrichtung gegen einen defekten Temperatur­ sensor.

Weiterhin kann eine das Öffnen des Wasserablaß-Ventils während vorgebbarer Zeitintervalle verhindernde Zeitschalt­ vorrichtung vorgesehen sein. Diese wird zweckmäßigerweise mit dem Zeitglied über ein logisches Glied, insbesondere ein UND-Gatter, verknüpft. Mit Hilfe der Zeitschaltvorrich­ tung kann das Einschalten des Wasserablaß-Ventils beispiels­ weise während der Nacht, wo kein warmes Wasser benötigt wird, verhindert werden.

Zur weiteren Reduzierung des Installationsaufwands wird das Wasserablaß-Ventil mit den erforderlichen Zu- und Ab­ leitungen in vorteilhafter Weise als an einer Verbraucher­ stelle installierbare Baueinheit ausgebildet. Diese kann dann in eine Warmwasserleitung bzw. in eine Warm- und Kalt­ wasserleitung an einer Verbraucherstelle eingesetzt werden. Diese Baueinheit kann gegebenenfalls den Steuer- und/oder Sensorteil mitumfassen, so daß keine weiteren Installationen erforderlich sind. Der Sensor kann allerdings auch zur Verbesserung der Regelcharakteristik in einer größeren Entfernung vom Wasserablaß-Ventil angeordnet werden.

Die Grenztemperatur, bei der das Wasserablaß-Ventil automa­ tisch eingeschaltet wird, beträgt vorzugsweise im wesent­ lichen 40°C. Dies hängt selbstverständlich nicht zuletzt davon ab, welche Wassertemperatur gewünscht und auf welche Temperatur das Warmwasser durch die zentrale Brauchwarm­ wasserbereitungsanlage aufgeheizt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer gesamten Wasserversorgungsanlage mit drei Verbraucher­ stellen,

Fig. 2 ein Wasserablaß-Ventil in einer Baueinheit zur Installation in einer Warm- und Kaltwasser­ leitung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer elektrischen Steuerung für ein Wasserablaß-Ventil und

Fig. 4 ein Wasserablaß-Ventil in einer Baueinheit zur Installation in einer Warmwasserleitung mit einem Wasserabflußanschluß.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Wasserversorgungsanlage wird einem Gebäude Wasser über eine Hauptwasserleitung 10 zugeführt. In diese ist ein Druckbegrenzer-Ventil 11 geschaltet, das den Druck beispielsweise auf 6 bar begrenzt. Die Hauptwasserleitung 10 verzweigt sich über je ein Rück­ schlagventil 12, 13 zu einer Kaltwasserleitungs-Anlage 14 und einer Warmwasserleitungs-Anlage 15. Die Kaltwasser­ leitungs-Anlage 14 mündet an drei Verbraucherstellen 16 -18 an je einem Kaltwasserhahn 19-21. Derartige Ver­ braucherstellen 16-18 können beispielsweise Waschbecken, Badewannen oder Duschen sein, die auf verschiedenen Stock­ werken verteilt sind. Die Warmwasserleitungs-Anlage 15 geht von einer zentralen Brauchwarmwasserbereitungsanlage 22 aus, die elektrisch , gasheiz-, ölheiz-, fernheizbetrieben od. dgl. ausgebildet sein kann, und mündet an den Verbraucherstellen 16-18 an je einem Warmwasserhahn 23-25.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf eine bekannte Wasserversorgungsanlage, wie sie in vielfältiger Weise Anwendung findet und gefunden hat. Dabei kann die Warmwasser­ leitungs-Anlage zusätzlich noch mit einem nicht dargestell­ ten Druckausgleichsbehälter und/oder einem Überdruckventil versehen sein. Die Kaltwasserleitungs-Anlage kann noch weitere Kaltwasseranschlüsse 26 aufweisen, beispielsweise für Gartenleitungen, Waschmaschinen od. dgl. Die Zahl der Verbraucherstellen ist nicht begrenzt.

Bei einer derartigen Wasserversorgungsanlage werden nun Wasserablaß-Ventile 27-29 an den Verbraucherstellen 16- 18 zwischen die Kaltwasserleitungs-Anlage 14 und die Warm­ wasserleitungs-Anlage 15 geschaltet. Bei diesen Wasserablaß- Ventilen 27-29 handelt es sich bei der dargestellten Anlage um elektrisch gesteuerte Ventile. Temperatursensoren 30-32 sind in der Nähe der Wasserablaß-Ventile 27-29 an den jeweiligen Zuleitungen der Warmwasserleitungs-Anlage 15 angebracht. In Abhängigkeit des Temperatursignals werden die Wasserablaß-Ventile 27-29 in der Weise gesteuert, daß bei Unterschreitung einer vorgegebenen Grenztemperatur von beispielsweise 40°C das entsprechende Ventil öffnet, so daß Wasser von der Warmwasserleitungs-Anlage 15 in die Kaltwasserleitungs-Anlage 14 strömt. Dies ist nur dadurch möglich, daß in der Kaltwasserleitungs-Anlage ein geringerer Wasserdruck vorherrscht, der durch ein in diese Kaltwasser­ leitungs-Anlage am Eingang eingeschaltetes Druckbegrenzungs- oder Differenzdruck-Ventil 33 erzeugt wird. Hierfür wird beispielsweise ein um 2 bar reduzierter Druck, also ein Druck von 4 bar, eingestellt. Damit Wasser in die Kaltwasser­ leitungs-Anlage 14 strömen kann, ist weiterhin ein Ausdeh­ nungsbehälter 34 an die Kaltwasserleitungs-Anlage 14 ange­ schlossen, der das zugeführte Wasser aufnimmt. Das jeweilige Wasserablaß- Ventil 27-29 bleibt so lange geöffnet, bis die Grenztemperatur am Temperatursensor wieder erreicht bzw. überschritten ist. Auf diese Weise steht immer warmes bzw. heißes Wasser unmittelbar zur Verfügung.

Alternativ oder zusätzlich zum Ausdehnungsbehälter 34 kann auch eine Druckablaß-Vorrichtung vorgesehen sein, über die das zugeströmte Wasser abströmen kann, zumindest dann, wenn ein oberer Grenzdruck erreicht ist, das heißt, wenn mehr Wasser zugeflossen ist, als der Ausdehnungsbehälter 34 aufnehmen kann.

Anstelle mehrerer Wasserablaß-Ventile 27-29 kann im ein­ fachsten Fall auch nur ein einziges Wasserablaß-Ventil an der Verbraucherstelle vorgesehen sein, die am weitesten von der zentralen Brauchwarmwasserbereitungsanlage 22 entfernt ist. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Hauptzuführungsleitung für das warme Wasser an allen Verbraucherstellen vorbei­ geführt wird.

Anstelle der elektrischen Steuerung der Wasserablaß-Ventile 27-29 kann auch eine mechanische Steuerung oder eine Drucksteuerung treten, wobei ein entsprechend ausgebildeter Temperatursensor dann den Steuerhub bzw. den erforderlichen Steuerdruck erzeugt.

Damit gegebenenfalls in den einzelnen Stockwerken angeord­ nete Kaltwasserzähler beim Öffnen eines Wasserablaß-Ventils nicht rückwärtszählen, müssen sie entweder mit einer entspre­ chenden Bypass-Leitung versehen werden oder müssen so ausge­ bildet sein, daß ein Rückwärtszählen nicht möglich ist.

In Fig. 2 ist eine an einer Verbraucherstelle installier­ bare Baueinheit 35 dargestellt, die ein Wasserablaß-Ventil 44 enthält. Weiterhin enthalten sind eine Warmwasser-Durch­ gangsleitung 36 sowie eine Kaltwasser-Durchgangsleitung 37, die im Innern über das Wasserablaß-Ventil 44 mitein­ ander verbunden sind. Die Warm- und Kaltwasser-Durchgangs­ leitungen 36, 37 sind außen am Gehäuse mit entsprechenden Warmwasserzu- und -ablauf-Anschlüssen 38, 39 sowie Kalt­ wasserzu- und -ablauf-Anschlüssen 40, 41 versehen, so daß die Baueinheit 35 nach Heraustrennen entsprechend langer Leitungsstücke aus der Kaltwasserleitungs-Anlage 14 und der Warmwasserleitungs-Anlage 15 auf einfache Weise instal­ liert werden kann. Die Baueinheit 35 wird dabei zweckmäßiger­ weise Wandventilen 42, 43 nachgeschaltet, über die die Warm- und Kaltwasserversorgung an den einzelnen Verbraucher­ stellen im allgemeinen erfolgt.

Das in Fig. 2 dargestellte Wasserablaß-Ventil 44 ist als druckgesteuertes Ventil ausgebildet, wobei eine Druckleitung 45 zu einem Temperatursensor 46 am Warmwasserzulauf geführt ist. Wie bereits ausgeführt wurde, kann dieser Temperatur­ sensor 46 auch weiter entfernt, d. h. außerhalb der Bau­ einheit 35, angeordnet sein.

Das in Fig. 3 dargestellte Blockschaltbild stellt einen der elektrischen Temperatursensoren 30 dar, der über ein monostabiles Zeitglied 50 mit einem Eingang eines UND- Gatters 51 verbunden ist, dessen zweiter Anschluß mit einer Zeitschaltuhr 52 verbunden ist. Der Ausgang des UND-Gatters 51 ist über einen Schaltverstärker 53 mit einem der elek­ trisch gesteuerten Wasserablaß-Ventile 27 verbunden.

Wird die vorgegebene Grenztemperatur von beispielsweise 40°C unterschritten, so gibt der Temperatursensor 30 ein entsprechendes Signal ab, durch das das monostabile Zeitglied 50 getriggert wird und für eine vorgegebene Zeit über das UND-Glied 51 und den Schaltverstärker 53 das Wasserablaß- Ventil 27 ansteuert, so daß dieses für die vorgegebene Zeit geöffnet wird. Auf diese Weise wird ein zu großer Wasserabfluß verhindert, so daß auch eine Sicherheit gegen ein Defektwerden des Temperatursensors 30 gegeben ist. Die Ansteuerung des Wasserablaß-Ventils 27 erfolgt aller­ dings nur dann, wenn die Zeitschaltuhr 52 dies zuläßt. Durch diese Zeitschaltuhr 52 können Zeiten vorgegeben wer­ den, während denen kein Wasserabfluß zugelassen wird. Dies sind beispielsweise Nachtzeiten, während denen wenig warmes Wasser benötigt wird und eine entsprechend längere Wartezeit zumutbar ist. Die entsprechenden Zeiten können eingestellt werden.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bau­ einheit 60 dargestellt, die gemäß Fig. 2 mit einer Warm­ wasser-Durchgangsleitung 36 und je einem Warmwasserzu- und -ablauf-Anschluß 38, 39 versehen ist. Diese Warmwasser- Durchgangsleitung 36 ist im Inneren über eines der elektrisch gesteuerten Wasserablaß-Ventile 27 mit einem Abflußanschluß 61 verbunden, über den das abgelassene Wasser einem nicht näher dargestellten Abfluß zugeführt werden kann. Hierbei geht zwar geringfügig Wasser verloren, jedoch vereinfacht sich die Installation dadurch, daß die Kaltwasserleitungs- Anlage 14 nicht verändert zu werden braucht. Der an der Warmwasser-Durchgangsleitung 36 angebrachte Temperatursensor 30 ist über ein elektrisches Steuergerät 62 mit dem Wasser­ ablaß-Ventil 27 verbunden. Dieses elektrische Steuergerät 62 kann beispielsweise die in Fig. 3 dargestellte Schaltung aufweisen. Ein notwendiger elektrischer Versorgungsanschluß 63 für das elektrische Steuergerät 62 ist ebenfalls an der Außenseite der Baueinheit 60 angebracht.

Die verschiedenen Arten von Baueinheiten können selbstverständ­ lich wahlweise mit verschiedenen steuerbaren Ventilen ausge­ stattet werden. Dabei kann jeweils der Temperatursensor innerhalb oder außerhalb einer solchen Baueinheit angeordnet sein. Der Einbauort für eine derartige Baueinheit ist eben­ falls nicht auf den angegebenen Einbauort beschränkt, sondern kann je nach Zweckmäßigkeit im Bereich einer Verbraucher­ stelle gewählt werden. So ist beispielsweise auch eine Kombi­ nation mit den Armaturen, beispielsweise einer Dusche, mög­ lich.

Claims (18)

1. Wasserversorgungsanlage für Gebäude, mit einer Kalt­ wasserleitungs-Anlage und einer von einer zentralen Brauch­ warmwasserbereitungsanlage ausgehenden Warmwasserleitungs-Anlage, wobei Verbraucherstellen jeweils eine Kaltwasserzuleitung und eine Warmwasserzuleitung aufweisen, dadurch gekennzeich­ net, daß die Warmwasserleitungs-Anlage (15) an wenigstens einer Verbraucherstelle (16-18) mit einem steuerbaren Wasserablaß-Ventil (27-29; 44) versehen ist, das durch einen in der Nähe der Verbraucherstelle (16-18) an einer Warmwasserleitung angeordneten Temperatursensor (30-32; 46) bei Unterschreitung einer vorgebbaren Grenztemperatur in den geöffneten Zustand versetzbar ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserablaß-Ventil (27-29; 44) in der Kaltwasserleitungs- Anlage (14) mündet, daß Mittel (33) zur Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen der einen höheren Druck aufweisenden Warmwasserleitungs-Anlage (15) und der Kaltwasserleitungs- Anlage (14) vorgesehen sind und daß die Kaltwasserleitungs- Anlage (14) mit einem Ausdehnungsbehälter (34) und/oder einer Druckablaß-Vorrichtung versehen ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kaltwasserleitungs-Anlage (14) ein Druckbegrenzungs- oder Differenzdruck-Ventil (33) zur Erzeugung der Druck­ differenz geschaltet ist.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserablaß-Ventil (27, Fig. 4) an einer Abflußleitung (61) mündet.

5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserablaß-Ventil (44) als mechanisch- oder druckgesteuertes Servoventil ausgebildet ist, wobei der Steuerhub oder der Steuerdruck vom Temperatursensor (46) erzeugbar ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Wasserablaß-Ventil (27-29) als elektri­ sches Servoventil und der Temperatursensor (30-32) als elektrischer Sensor ausgebildet ist.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Einschaltdauer (Offenzeit) des Wasserablaß-Ventils (27-29) begrenzendes Zeitglied (50) vorgesehen ist.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (50) zwischen den Temperatursensor (30) und das Wasserablaß-Ventil (27) geschaltet ist.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine das Öffnen des Wasserablaß-Ventils (27) während vorgebbarer Zeitintervalle verhindernde Zeitschalt­ vorrichtung (52) vorgesehen ist.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zeitglied (50) und die Zeitschaltvorrich­ tung (52) über ein logisches Glied (51) miteinander verknüpft sind.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltverstärker (53) dem Wasser­ ablaß-Ventil (27) vorgeschaltet ist.

12. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserablaß-Ventil (44; 27) mit den erforderlichen Zu- und Ableitungen als eine an einer Verbraucherstelle installierbare Baueinheit (35; 60) ausge­ bildet ist.

13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (35; 60) auch den Steuer- und/oder Sensorteil (46; 30, 62) mitumfaßt.

14. Anlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Baueinheit (35) je einen Kaltwasserzu- und -ablauf-Anschluß (40, 41) sowie je einen Warmwasserzu- und -ablauf-Anschluß (38, 39) aufweist.

15. Anlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Baueinheit (60) je einen Warmwasserzu- und -ablauf-Anschluß (38, 39) sowie einen Abflußanschluß (61) aufweist.

16. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eingangsseitig an der Kalt- und Warm­ wasserleitungs-Anlage (14, 15) je ein Rückschlagventil (12, 13) angeordnet ist.

17. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenztemperatur im wesentlichen bei 40°C liegt.

18. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz im wesentlichen klei­ ner 2 bar beträgt.