DE4139288A1 - Warmwasserbereiter mit durchlauferhitzer und durchflussentkeimung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter mit Durchlauferhitzer und Durchflußentkeimung für die Brauchwasserversorgung, vorzugsweise für den Einsatz mit solarer Brauchwasservorwärmung.

Aufgrund neuer Erkenntnisse über die Belastung von bei niedrigen Temperaturen gespeichertem Brauchwasser mit krankheitserregenden Legionella-Bakterien ist das Problem zu lösen, Keime im Brauchwasser zu beseitigen. Bevorzugt wird hier die thermische Desinfektion durch Erhitzung auf mindestens 60°C angewendet. Für den Energiebedarf bei der Warmwasserversorgung aus Speicherbehältern bedeutet das gegenüber der Bereitstellung des Brauchwassers bei Körpertemperatur einen erheblichen Mehrbedarf an Energie. Wird zusätzlich die Forderung nach Entkeimung der Leitungen bis zur Zapfstelle durch Beheizung auf 60°C erfüllt, erhöht sich der Energiebedarf nochmals erheblich. Aufgrund der hohen Entnahmetemperaturen ergibt sich ein vergrößertes Verletzungsrisiko, dem nur durch aufwendige Thermostatarmaturen an allen Zapfstellen begegnet werden kann. Für die Warmwassererzeugung mittels Solarenergie ergibt sich aus der erhöhten Wassertemperatur eine erhebliche Verschlechterung des Wirkungsgrades. Gegenüber anderen Techniken ist dann durch die Sonnenenergie bei wirtschaftlich vertretbarem Aufwand effektiv keine Einsparung von fossilen Brennstoffen mehr zu erzielen.

Ziel der Erfindung ist es deshalb eine energetisch vertretbare Wasserentkeimung zu schaffen, die Bereitstellungsverluste von solaren Warmwasserspeichern zu minimieren und Verletzungsgefahren durch Heißwasser bei minimalem Aufwand für Anlage und Installation zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Gerät zur dezentralen Brauchwassernacherwärmung gelöst, das die Funktionen eines Durchlauferhitzers mit einer Durchflußentkeimung durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht in einer Installationseinheit vereint. Der Warmwasserbereiter ist mit Regeleinrichtungen ausgerüstet, die eine Anpassung der Heizleistung an schwankende Eingangstemperaturen ermöglicht, wie sie bei der Entnahme aus einem ausschließlich solar beheizten Wasserspeichers auftreten und verfügt über Regeleinrichtungen zur Einhaltung einer konstanten Entnahmetemperatur. Der Durchlauferhitzer ist erfindungsgemäß zweistufig ausgeführt, so daß nach der ersten Heizstufe körpergerecht temperiertes Wasser abgenommen werden kann, das in einer zweiten Stufe mit separater Entnahme zu heißem Wasser nacherwärmt wird. Der Warmwasserbereiter verfügt also erfindungsgemäß über einen Einlaß für vorgewärmtes Wasser, einen Auslaß für körpergerecht temperiertes Wasser und einen weiteren Auslaß für heißes Wasser.

Im Zusammenspiel mit bekannten 3-Wege-Mischarmaturen ist eine gefährdungsfreie Wasserentnahme an mehreren räumlich nicht zu weit entfernten Zapfstellen möglich. Zu weit entfernten Zapfstellen wird das vorgewärmte Wasser aus dem Brauchwasserspeicher bei minimalen Bereitstellungs- und Leitungsverlusten transportiert und verbrauchernah auf die Gebrauchstemperatur erhitzt. Dem Verbraucher steht ohne Wartezeit temperiertes Wasser zur Verfügung. Eine in Speicher und Leitungsnetz gewachsene Bakterienkultur wird verbrauchernah und damit wirkungsvoll durch die Bestrahlung mit ultraviolettem Licht abgetötet. Der Energieaufwand dafür ist gering, die Verlustwärme trägt zur gewünschten Erhitzung des Brauchwassers bei. Durch die Zusammenfassung der Bestrahlungseinrichtung mit dem Durchlauferhitzer ist der apparative Aufwand nur unwesentlich größer als für einen üblichen Durchlauferhitzer.

Beschreibung

Fig. 1 zeigt eine Anlage zur Warmwasserversorgung mit Solarkollektor (1) und Brauchwasserspeicher (5). Die Solarenergie wird von einem Absorber (2) eingefangen und über eine Umwälzpumpe (4), die durch ein photovotaisches Solarmodul (3) angetrieben wird, und den Heizmantel (6) auf den Brauchwasservorrat (8) übertragen. Der Speicher wird über den Kaltwasserzulauf (9) befüllt und gibt bei Bedarf solar vorgewärmtes Wasser durch die Entnahmeleitung (10) ab. Die Entnahmetemperatur wird durch Beimischen von Kaltwasser über das Thermostatventil (11) bis zu einem eingestellten Maximalwert begrenzt, wenn die Speichertemperatur über dieser Temperatur liegt. Das auf diese Weise vorgewärmte Brauchwasser wird zu den Verbrauchsstellen in Küche, Bad und zu Reinigungsgeräten verteilt. In unmittelbarer Nähe der Zapfstellen (13), (14), (15) befindet sich der Durchlauferhitzer (12), der je nach Bedarf körpergerecht temperiertes und heißes Wasser über 3-Wegemischarmaturen (13), (14) oder 2-Wegemischarmaturen (15) liefert. Weit entfernt liegende Verbraucher (17) erhalten separate Durchlauferhitzer mit Entkeimungsvorrichtung (16), die bei einfacheren Anforderungen ggf. nur eine Erhitzungsstufe aufweisen.

Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Warmwasserbereiters mit Durchlauferhitzer und Strahlungsentkeimung. Vorgewärmtes Wasser wird nach dem Eintritt (V) in das Durchflußgehäuse mit der Lampe (22) bestrahlt und durch einen elektrischen Heizkörper (23) auf eine konstante Warmwassertemperatur erwärmt. Mit dieser Temperatur kann das Wasser am Austritt (W) entnommen werden. Temperatursensoren (E) und (A1) steuern die Heizleistung über Regeleinrichtung (24) zur Erzielung der vorgegebenen Entnahmetemperatur. Die Heizung wird durch den Durchflußsensor (D1) aktiviert.

Wird am Austritt (H) Wasser entnommen, wird das Warmwasser durch ein weiteres Heizelement auf die an Sensor (A2) kontrollierte Temperatur nacherwärmt. Der Durchflußsensor (D2) aktiviert deshalb beide Heizstufen. Sicherheitsthermostate (26) schützen vor Überhitzung im Störungsfall.

Fig. 3 zeigt ein Schaltschema der Heiz- und Regeleinrichtungen.

Fig. 4 und 5 zeigen eine erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel. Um einen zentralen lichtdurchlässigen Hohlzylinder herum ist das Durchflußgehäuse (21) zusammengesetzt aus Verteilerdeckeln (32), Zwischenverteiler (33) und Gehäuse mit schraubenförmigen Strömungskanälen (34) und Dichtungen (36) konzentrisch angeordnet. Um die zylindrischen Gehäuse (34) herum sind die Heizkörper (35) angeordnet. In Aussparungen der Heizkörper liegen die Heizelemente (23) und die Sicherheitsthermostaten (26). Die Heizelemente (23) sind auf der Leistungsplatine (41) elektrisch kontaktiert und über Leistungsregler mit der Einspeisung auf der Verteilerleiste (42) verbunden. Die für die Leistungsregelung erforderlichen Steuersignale werden über die Temperaturfühler (45), die Durchflußsensoren (46) und die Temperaturwähler (44) auf der Steuerplatine (43) erzeugt.

Innerhalb des transparenten Hohlzylinders (31) befindet sich die Lampe (22), durch die Fassung (37) zentrisch gehalten.

Das vorgewärmte Wasser tritt bei (V) in den Verteilerdeckel ein und gelangt über den Kanal (38) zentrifugal in einen Verteilerraum (39) und von dort in die schraubenförmigen Kanäle des Gehäuses (34). Durch die schraubenförmige Führung wird eine intensive Wärmeübertragung erreicht und das Wasser in einem relativ dünnen Film an der Lampe (22) vorbeigeführt. Je nach Bedarf kann warmes oder heißes Wasser über Verteilerräume (38) an den Entnahmestellen (W) und/oder (H) entnommen werden. Bei der Durchströmung der Entnahmekanäle werden die Durchflußwiderstände (27) verschoben und damit ein Durchflußsignal erzeugt.

Fig. 6 und 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Warmwasserbereiter mit Bestrahlungsentkeimung. Dargestellt ist eine Ausführung mit einstufigem Durchlauferhitzer. Die erfindungsgemäße zweistufige Ausführung kann durch Reihenschaltung von zwei der dargestellten Stufen erfolgen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zylindrische transparente Röhre (31) in einem blockartigen Gehäuse (34) angeordnet, daß Kanäle für die Wasserführung aufweist, sowie Bohrungen für Heizelemente (23) und Temperaturfühler (45). Bei der dargestellten Gehäuseform können alle Meß- und Regelelemente auf einer gemeinsamen Platine angeordnet werden. Für die Regelung der Heizleistung sind Sensoren zur Messung der Eingangstemperatur (45) im Zulaufkanal und der Durchflußmenge (54) und (55) am Austrittskanal angeordnet.

Die Fig. 6 zeigt die Anordnung eines Temperatursensors innerhalb eines im Strömungsquerschnitt angeordneten einseitig geschlossenen Zylinders und einen Durchflußmesser mit im Strömungsquerschnitt angeordnetem Schraubenrad und außerhalb des Kanals angebrachtem induktivem Impulszähler.

Claims (7)

1. Warmwasserbereiter mit Durchlauferhitzer und Durchflußentkeimung, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen zur Erwärmung und Entkeimung von Brauchwasser mit variabler Zulauftemperatur in einer Funktionseinheit (12) oder (16) zusammengefaßt sind, die von Brauchwasser durchströmt wird.

2. Warmwasserbereiter mit Durchlauferhitzer und Durchflußentkeimung, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erhitzung elektrische Heizelemente (23) und für die Entkeimung mindestens eine Lichtquelle (22) vorgesehen ist.

3. Warmwasserbereiter mit Durchlauferhitzer und Durchflußentkeimung, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler, transparenter Hohlzylinder (31) vorgesehen ist, der von einem wärmeleitenden Gehäuse (34) umgeben ist, daß innen schraubenförmige Kanäle (40) aufweist und Kanäle für den Zu- und Abfluß des Brauchwassers (38) aufweist und dem Heizkörper und Heizelemente (23) zugeordnet sind und in dem zentrisch eine Lampe (22) angeordnet ist, die durch den transparenten Zylinder hindurch das durchfließende Brauchwasser während seines schraubenförmig um den Hohlzylinder verlaufenden Weges bestrahlt.

4. Warmwassererzeuger mit Durchlauferhitzer und Durchflußentkeimung, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des durchströmenden Wassers in zwei Stufen vorgesehen ist und sowohl zwischen den Stufen als nach beiden Stufen je eine Entnahme (W) und (H) vorgesehen ist.

5. Warmwasserbereiter mit Durchlauferhitzer und Durchflußentkeimung, dadurch gekennzeichnet, daß Meß- und Regeleinrichtungen vorgesehen sind, die bei variabler Zulauftemperatur eine annähernd konstante Austrittstemperatur erzeugen.

6. Warmwasserbereiter mit Durchlauferhitzer und Durchflußentkeimung, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei variabler Zulauftemperatur eine annähernd konstante Austrittstemperatur erzeugt wird, indem je nach Eingangstemperatur zwei Leistungsstufen geschaltet werden und ein elektronischer Steller geregelt über die Abweichung der Austrittstemperatur von einem eingestellten Sollwert die Heizleistung steuert.

7. Warmwasserbereiter mit Durchlauferhitzer und Durchflußentkeimung, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei variabler Zulauftemperatur eine annähernd konstante Austrittstemperatur erzeugt wird, indem die Sensoren zur Messung der Eintrittstemperatur (45) und der Durchflußmenge (55) vorgesehen sind, die zur Erzielung der eingestellten Austrittstemperatur erforderliche Heizleistung als arithmetisches Produkt von Temperaturdifferenz und Durchflußmenge berechnet wird und ein elektronischer Steller vorgesehen ist, der die berechnete Heizleistung einstellt.