DE3907771A1 - Verfahren und vorrichtung zur thermischen desinfektion von brauchwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Des­ infektion von Brauchwasser in zentralen Wassererwärmungs­ anlagen, wobei das Brauchwasser in einem Speicherkessel mit Hilfe von integrierten Heizflächen auf die entsprechende keimtötende Soll-Temperatur erwärmt wird, das erwärmte Brauchwasser an einer Stelle oberhalb der Heizflächen aus dem Speicherkessel herausgeführt und nach dem Durchlauf durch einen Zirkulationskreislauf, aus welchem es an ver­ schiedenen Zapfstellen entnommen werden kann, in den Spei­ cherkessel zurückgeleitet wird, das kalte Frischwasser nach Entnahme von Brauchwasser an einer Stelle unterhalb der Heizflächen in den Speicherkessel eingeleitet wird und die Wärmezufuhr in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebs­ temperatur des Brauchwassers gesteuert wird, um wieder die Soll-Temperatur zu erreichen. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

In bekannten stehenden oder liegenden Wassererwärmern wird das Brauchwasser bis auf etwa 60°C permanent erwärmt. Bei dieser Temperatur werden die für den Menschen schädlichen Keime weitestgehend abgetötet. In der Praxis wird jedoch durch die Wärmezufuhr über die Heizflächen nur der im obe­ ren Bereich des Speicherkessels befindliche Anteil des Brauchwassers auf die Soll-Temperatur erwärmt, während sich nach unten hin abgestufte kältere Zonen bis hin zur Frisch­ wassertemperatur in der Größenordnung von 10°C einstellen.

In den letzten Jahren wurde beobachtet, daß insbesondere in Großanlagen von Krankenhäusern, Altenheimen und dergleichen verschiedene Krankheitserreger, wie beispielsweise Legio­ nellen, in dem Brauchwasser auftraten. Legionellen kommen beispielsweise in geringen, unschädlichen Konzentrationen über das Frischwasser in den Speicherkessel und können sich in denjenigen Zonen, in denen die Wassertemperatur zwischen 25 und 45°C liegt, stark vermehren. Wenn größere Brauch­ wassermengen in kurzer Zeit entnommen werden, gelangt noch eine relativ große Keimanzahl zu den Entnahmestellen, denn selbst wenn das Entnahmewasser in den oberen Bereichen des Speicherkessels eine Betriebstemperatur von 60°C annimmt, so würde es noch mehrere Minuten dauern, bis die Keime ab­ getötet werden.

Aus der EU-OS 02 70 993 ist es bereits bekannt, zur thermi­ schen Desinfektion des Brauchwassers das heiße Wasser aus dem oberen Teil des Speicherkessels in den unteren Teil des Kessels unterhalb der Heizflächen zu pumpen. Durch dieses bekannte Verfahren tritt zwar bereits der Effekt einer Durchmischung auf, jedoch müssen dadurch wieder andere Nachteile in Kauf genommen werden. Beispielsweise stehen die aus dem oberen Kesselteil entnommenen Wassermengen nicht mehr heiß zur Zapfung zur Verfügung, und darüber hinaus liegen trotz der Mischung abgesenkte Temperaturen im unteren Teil des Speicherkessels vor. Die Folge ist, daß für ein vorgesehenes Entnahmevolumen größere Kessel bereit­ gestellt werden müssen und kein ausreichender Keimtötungs­ effekt erzielt wird. Ferner bleibt ein wesentliches Problem völlig außer acht, nämlich die Rückführung des stark ab­ gekühlten Zirkulationswassers in den Speicherkessel und die damit verbundene Abkühlung größerer Wassermengen auf keim­ fördernde Temperaturen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art in der Weise weiterzuentwickeln, daß ein ausreichender Keimtötungseffekt erzielt wird, wobei gleichzeitig gewährleistet ist, daß ohne Vergrößerung des Speicherkessels eine gleichbleibende Brauchwassermenge mit der Soll-Temperatur zur Verfügung gestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei der Steuerung der Wärmezufuhr auch die Betriebstemperatur des zurückkommenden Zirkulationswassers berücksichtigt wird und daß das Zirkulationswasser mit den Heizflächen in Be­ rührung gebracht wird.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das relativ stark abgekühlte Zirkulationswasser etwas oberhalb der Heizflächen in den Heizkessel zurückgeführt. Da das zurückkommende Zirkulationswasser wesentlich kälter als das in diesem Bereich befindliche Speicherwasser ist, sinkt es nach unten ab und kommt dabei mit den Heizflächen in Berüh­ rung und wird dabei relativ schnell aufgeheizt. Unterhalb der Heizflächen vermischt sich dieses relativ stark auf­ geheizte Wasser mit den unteren kälteren Schichten, so daß diese nach oben aufsteigen. Es stellt sich somit in dem Kessel permanent in sämtlichen Bereichen eine relativ gleichmäßige Betriebstemperatur ein, die oberhalb des Keim­ tötungsniveaus liegt. Da das erfindungsgemäße Verfahren für ein permanent ausgeglichenes Temperaturniveau sorgt, können auch, beispielsweise um Energie zu sparen, geringere Betriebstemperaturen gewählt werden, die sonst infolge der relativ langen Keimabtötungszeiten nicht ausreichten. Wäh­ rend die Keimabtötungszeit bei einer Temperatur von 60°C bei etwa 2 Minuten liegt, werden bei einer Betriebstempera­ tur von 55°C ca. 80 Minuten angenommen. Da aber die Tem­ peratur bei dem erfindungsgemäßen Verfahren stets permanent eingehalten werden kann, würde eine ständige Betriebstempe­ ratur von 55°C zur absoluten Keimabtötung ausreichen.

Zur Optimierung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei der Steuerung der Wärmezufuhr auch die Brauchwasser­ temperatur unterhalb der Heizflächen berücksichtigt werden. Auch dieses Brauchwasser wird zweckmäßig mit den Heiz­ flächen zur Aufheizung in Berührung gebracht.

Das kann beispielsweise dadurch geschehen, daß das Brauch­ wasser unterhalb der Heizflächen abgepumpt und gemeinsam mit dem zurückkommenden Zirkulationswasser und dem Brauch­ wasser oberhalb der Heizflächen zusammengemischt wird, wo­ bei die Temperatur dieser Mischung als Bezugsgröße für die Steuerung der Wärmezufuhr zu den Heizflächen verwendet wird.

Zweckmäßig wird die Menge des unterhalb der Heizflächen abgepumpten Brauchwassers so bemessen, daß das Wasser beim Vorbeiströmen an den Heizflächen von diesen auf die Soll- Temperatur angehoben werden kann. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß in dem gesamten Speicherkessel stets ein konstantes Temperaturniveau herrscht. Dadurch wird nicht nur für eine zuverlässige Keimabtötung in sämtlichen Berei­ chen gesorgt, sondern es steht auch das gesamte Volumen des Speicherkessels mit der Soll-Betriebstemperatur zur Verfü­ gung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens besteht aus einem Speicherkessel mit integrierten Heizflächen, einem Brauchwasserauslaß im oberen Kessel­ bereich, einem Frischwassereinlaß im unteren Kesselbereich unterhalb der Heizflächen, einem Rücklaufanschluß für das aus dem Zirkulationskreislauf zurückströmende Wasser sowie einem Temperaturfühler zur Steuerung der Wärmezufuhr zu den Heizflächen, wobei der Temperaturfühler in der Nähe des oberhalb der Heizflächen liegenden Rücklaufanschlusses für das aus dem Zirkulationskreislauf zurückströmende Wasser angeordnet ist.

Ferner kann eine mit einer Umwälzpumpe versehene Über­ brückungsleitung vorgesehen sein, die dem Speicherbereich unterhalb der Heizflächen mit dem Bereich oberhalb der Heizflächen verbindet. Vorzugsweise verbindet die Über­ brückungsleitung das zum Frischwassereinlaß führende Zulei­ tungsrohr mit dem Rücklaufanschluß des Zirkulationskreis­ laufs. Dadurch wird eine gute Durchmischung des Zirkula­ tionswassers und des aus dem unteren Kesselteil abgepumpten Wassers mit dem Speicherwasser oberhalb der Heizflächen erzielt, so daß diese Mischtemperatur durch den Temperatur­ fühler erfaßt und als Bezugsgröße für die Steuerung der Heizflächen verwendet werden kann.

Der Frischwassereinlaß ist zweckmäßig als Rohrstutzen aus­ gebildet, der sich in den Kessel hineinerstreckt und dessen Austrittsquerschnitt nach unten gerichtet ist. Durch diese Art der Einleitung des Frischwassers wird verhindert, daß sich Restmengen des Frischwassers in Bereichen ansammeln können, in denen keine Aufheizung stattfindet.

Zweckmäßig ist an dem Frischwassereinlaß in dem Bereich zwischen dem Speicherkessel und der Anschlußstelle der Überbrückungsleitung ein vorzugsweise als Anlagethermostat ausgebildeter Temperaturfühler vorgesehen, der zur Steuerung der in der Überbrückungsleitung vorgesehenen Umwälzpumpe dient. Wenn nach Abschluß des Aufheizvorganges im Speicherkessel die Temperatur des aus dem unteren Kes­ selbereich kommenden Wassers mit der vorgegebenen Speicher­ temperatur übereinstimmt, so wird die Umwälzpumpe ab­ geschaltet. Spätestens bei Entnahme von Brauchwasser, wenn durch den Frischwassereinlaß erneut kaltes Frischwasser zugeführt wird, wird die Umwälzpumpe wieder eingeschaltet.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veran­ schaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.

In der Zeichnung ist ein etwa zylindrischer, stehender Speicherkessel 1 dargestellt, der etwa in seinem unteren Drittel mit integrierten Heizflächen 2 versehen ist. Die integrierten Heizflächen sind als Rohrschlangen 3 ausgebil­ det, die über einen Heizwasserkreislauf 4 gespeist werden. In der Vorlaufleitung 5 des Heizwasserkreislaufs 4 ist eine Umwälzpumpe 6 angeordnet, die über einen im Inneren des Speicherkessels vorgesehenen Temperaturfühler 7 sowie ein entsprechendes Steuergerät 8 ein- und ausschaltbar ist. Wenn der Temperaturfühler 7 eine Betriebstemperatur an­ zeigt, die unterhalb der eingestellten Soll-Temperatur von etwa 60°C liegt, so wird die Umwälzpumpe eingeschaltet und bei Erreichen der Soll-Temperatur wieder ausgeschaltet.

Im oberen Bereich des Speicherkessels 1 ist ein Brauch­ wasserauslaß 9 vorgesehen, der über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Zirkulationskreislauf mit einem Rück­ laufanschluß 10 verbunden ist. Der Rücklaufanschluß 10 liegt etwas oberhalb der Rohrschlangen 3 und leitet das aus dem Zirkulationskreislauf zurückkommende abgekühlte Brauch­ wasser in den Speicherkessel 1 zurück. Der Zirkulations­ kreislauf führt das heiße Brauchwasser an den in der Zeich­ nung ebenfalls nicht dargestellten Zapfstellen vorbei, so daß an den Zapfstellen immer heißes Brauchwasser zur Ver­ fügung steht.

Im unteren Bereich des Heizkessels unterhalb der Rohr­ schlangen 3 ist an den Kessel ein Frischwassereinlaß 11 an­ geschlossen. Dieser weist die Form eines Rohrstutzens auf, der sich in den Speicherkessel hineinerstreckt, wobei sein Austrittsquerschnitt 13 nach unten gerichtet ist und in einem geringen Abstand über der tiefsten Stelle 14 des Speicherkessels 1 liegt.

Zwischen dem Frischwassereinlaß 11 und dem Rücklaufanschluß 10 des Zirkulationskreislaufs ist eine Überbrückungsleitung 15 angeordnet in die eine Umwälzpumpe 16 integriert ist. Die Umwälzpumpe 16, die ständig laufen kann, fördert eine bestimmte Wassermenge in den Rücklaufanschluß 10 des Zirku­ lationskreislaufs, so daß dieses Wasser sich mit dem zurückkommenden Zirkulationswasser mischt und aus dem Rück­ laufanschluß 10 in den Speicherkessel 1 gelangt.

Wenn Brauchwasser entnommen wird, so zweigt die Pumpe 16 über die Überbrückungsleitung 15 einen Teil des durch den Frischwassereinlaß einströmenden Frischwassers ab. Wenn dagegen keine Brauchwasserentnahme erfolgt, wird Wasser aus dem Speicherkessel 1 angesaugt, und zwar von der tiefsten Stelle des Speicherkessels, wo das Speicherwasser normalerweise am kältesten ist.

Die Umwälzpumpe 16 kann in Betriebszuständen, in denen ein Umwälzen des Wassers über die Überbrückungsleitung 15 nicht erforderlich ist, auch abgeschaltet werden. Dazu ist ein Temperaturfühler 17 in Form eines Anlegethermostaten vor­ gesehen. Der Temperaturfühler 17 ist dabei an dem Frisch­ wassereinlaß 11 im Bereich zwischen dem Speicherkessel 1 und der Anschlußstelle der Überbrückungsleitung 15 angeord­ net. Wenn kein Brauchwasser entnommen wird und nur das Kesselwasser umgepumpt wird, so wird irgendwann der Zustand erreicht, in welchem im gesamten Kessel ein gleichmäßiges Temperaturniveau herrscht. Wenn also der Temperaturfühler 17 feststellt, daß das aus dem unteren Kesselbereich ent­ nommene Wasser die vorgegebene Temperatur erreicht hat, so schaltet er die Pumpe 16 aus. Wenn nach Entnahme von Brauchwasser kaltes Frischwasser eintritt, so schaltet der Temperaturfühler 17 die Pumpe 16 wieder ein. In diesem Falle wird dann gleichzeitig ein Teil des Frischwassers in die Überbrückungsleitung 15 abgezweigt und unmittelbar den Rohrschlangen 3 zugeführt, wobei es sich allerdings in dem Rücklaufanschluß 10 mit dem zurückkommenden Zirkulations­ wasser mischt.

Das aus dem Rücklaufanschluß 10 in den Speicherkessel 1 gelangende Mischwasser, welches sich aus dem zurückkommen­ den Zirkulationswasser und dem durch die Überbrückungs­ leitung 15 eingepumpten Wasser zusammensetzt, mischt sich dort nochmals mit dem Speicherwasser, wobei dieses Wasser­ gemisch den Temperaturfühler 7 beaufschlagt, der in unmit­ telbarer Nähe des Rücklaufanschlusses 10 in dem Speicher­ kessel 1 angeordnet ist.

Das aus dem Rücklaufanschluß 10 in den Speicherkessel 1 eintretende Wasser ist kälter als das Speicherwasser, so daß es aufgrund seines höheren spezifischen Gewichtes nach unten absackt, dabei mit den Rohrschlangen 3 in Berührung kommt und aufgeheizt wird. Die Menge des durch den Rück­ laufanschluß 10 eintretenden Wassers ist dabei auf die Leistungsfähigkeit der Rohrschlangen 3 abgestimmt. Die Abstimmung ist so gewählt, daß das gesamte eintretende und nach unten sinkende Wasser in relativ kurzer Zeit von den Rohrschlangen 3, die es umspült, auf die Soll-Betriebs­ temperatur aufgeheizt wird.

Der in der Nähe des Rücklaufanschlusses 10 angeordnete Temperaturfühler 7 erfaßt also sowohl die Betriebstempera­ tur des Speichers als auch die Rücklauftemperatur des Zirkulationswassers und die tatsächliche Betriebstemperatur im unteren Speicherteil unterhalb der Rohrschlangen 3.

Wenn der Temperaturfühler 7 eine Temperatur feststellt, die unterhalb der Soll-Betriebstemperatur liegt, so schaltet er über das Steuergerät 8 die Umwälzpumpe 6 in der Vorlauf­ leitung 5 des Heizwasserkreislaufs 4 ein. Sobald dann die im Bereich des Rücklaufanschlusses 10 sich einstellende Mischtemperatur ausreichend groß ist, so schaltet er die Umwälzpumpe 6 wieder ab.

Anstelle der Rohrschlangen 3, die über den Heizwasserkreis­ lauf 4 gespeist werden, können alternativ selbstverständ­ lich auch andere Heizungsformen vorgesehen sein, beispiels­ weise eine Elektroheizung. In diesem Falle würde der Tempe­ raturfühler über das Steuergerät 8 je nach Bedarf die Ener­ giezufuhr zu der Elektroheizung ein- bzw. ausschalten.

Die beschriebenen Vorrichtungen eignen sich auch zur Nach­ rüstung bei bestehenden Kesselanlagen.

Bezugszeichenliste:

 1 Speicherkessel
 2 integrierte Heizflächen
 3 Rohrschlangen
 4 Heizwasserkreislauf
 5 Vorlaufleitung
 6 Umwälzpumpe
 7 Temperaturfühler
 8 Steuergerät
 9 Brauchwasseranschluß
10 Rücklaufanschluß
11 Frischwassereinlaß
12 Rohrstutzen
13 Austrittsquerschnitt
14 tiefste Stelle des Speicherkessels
15 Überbrückungsleitung
16 Umwälzpumpe
17 Temperaturfühler

Claims (11)

1. Verfahren zur thermischen Desinfektion von Brauchwas­ ser in zentralen Wassererwärmungsanlagen, wobei das Brauchwasser in einem Speicherkessel mit Hilfe von integrierten Heizflächen auf die entsprechende keim­ tötende Soll-Temperatur erwärmt wird, das erwärmte Brauchwasser an einer Stelle oberhalb der Heizflächen aus dem Speicherkessel herausgeführt und nach dem Durchlauf durch einen Zirkulationskreislauf, aus wel­ chem es an verschiedenen Zapfstellen entnommen werden kann, in den Speicherkessel zurückgeleitet wird, das kalte Frischwasser nach Entnahme von Brauchwasser an einer Stelle unterhalb der Heizflächen in den Spei­ cherkessel eingeleitet wird und die Wärmezufuhr in Ab­ hängigkeit von der jeweiligen Betriebstemperatur des Brauchwassers gesteuert wird, um wieder die Soll- Temperatur zu erreichen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der Steuerung der Wärme­ zufuhr auch die Betriebstemperatur des zurückkommenden Zirkulationswassers berücksichtigt wird und daß das Zirkulationswasser mit den Heizflächen in Berührung gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der Steuerung der Wärme­ zufuhr auch die Brauchwassertemperatur unterhalb der Heizflächen berücksichtigt wird und daß dieses Brauch­ wasser mit den Heizflächen in Berührung gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Brauchwasser unterhalb der Heizflächen abgepumpt und gemeinsam mit dem zurück­ kommenden Zirkulationswasser und dem Brauchwasser oberhalb der Heizflächen zusammengemischt wird und daß die Temperatur dieser Mischung als Bezugsgröße für die Steuerung der Wärmezufuhr zu den Heizflächen verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Menge des unterhalb der Heizflächen abgepumpten Brauchwassers so bemessen wird, daß das Wasser beim Vorbeiströmen an den Heiz­ flächen von diesen auf die Soll-Temperatur angehoben werden kann.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, bestehend aus einem Speicherkessel mit inte­ grierten Heizflächen, einem Brauchwasserauslaß im obe­ ren Kesselbereich, einem Frischwassereinlaß im unteren Kesselbereich unterhalb der Heizflächen, einem Rück­ laufanschluß für das aus dem Zirkulationskreislauf zurückströmende Wasser sowie einem Temperaturfühler zur Steuerung der Wärmezufuhr zu den Heizflächen, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (7) in der Nähe des oberhalb der Heizflächen (2) liegenden Rücklaufanschlusses (10) für das aus dem Zirkulationskreislauf zurückströmende Was­ ser angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeich­ net durch eine mit einer Umwälzpumpe (16) ver­ sehene Überbrückungsleitung (15), die den Speicher­ bereich unterhalb der Heizflächen (2) mit dem Bereich oberhalb der Heizflächen (2) verbindet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Überbrückungsleitung (15) den Frischwassereinlaß (11) mit dem Rücklauf­ anschluß (10) des Zirkulationskreislauf verbindet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Rücklaufanschluß (10) des Zirkulationskreislaufs etwas oberhalb der Heizflächen (2) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Frischwassereinlaß (11) als Rohrstutzen (12) ausgebil­ det ist, der sich in den Speicherkessel (1) hinein­ erstreckt und dessen Austrittsquerschnitt (13) nach unten gerichtet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Austrittsquerschnitt (13) des Rohrstutzens (12) in einem geringen Abstand über der tiefsten Stelle (14) des Speicherkessels (1) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß an dem Frischwassereinlaß (11) im Bereich zwischen dem Spei­ cherkessel (1) und der Anschlußstelle der Über­ brückungsleitung (15) ein Temperaturfühler (17) zur Steuerung der in der Überbrückungsleitung (15) vor­ gesehenen Umwälzpumpe (16) angeordnet ist.