DE19633574A1 - Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Desinfektion - Google Patents

Description

Stand der Technik

Trinkwasser wird normalerweise auf Temperaturen unter 60°C erwärmt, wobei Legionellen über 45°C absterben. In Großanlagen besteht jedoch die Gefahr des Legionellenwachstums in den Verteilleitungen bei Temperaturen unter 45°C.

Um dieses Problem zu lösen, wird in Vorschriften (DVGW-Ar­ beitsblatt W 551 und W 552) der Betrieb des gesamten Verteil­ ernetzes mit 60°C (Mindestrücklauftemperatur 50°C) unter Be­ rücksichtigung von Schaltdifferenzen vorgeschrieben.

Für bereits mit Legionellen kontaminierte Anlagen besteht nach W 552 die Möglichkeit einer kurzfristigen thermischen Des­ infektion des gesamten Leitungsnetzes bei 70°C.

Als weiteres Desinfektionsverfahren ist die UV-Bestrahlung des Trinkwassers in Verbindung mit Chlorierungsmaßnahmen und die UV-Bestrahlung in Verbindung mit Ultraschallbehandlung be­ kannt.

Als permanente Desinfektion werden Systeme der Fa. CTC und der Fa. DMS (Legiokill) angeboten. Diese Systeme basieren auf Patentanmeldungen von Herrn Dünnleder (3840516).

Diese Systeme arbeiten mit einer Kombination von Mischern und Wärmetauschern nach dem Prinzip, daß die Trinkwassermengen auf 65-70°C erwärmt werden und dann im Gegenstrom durch einströ­ mendes Kaltwasser wieder unter 60°C abgekühlt werden.

Dieses System hat den Nachteil des hohen apparativen Aufwandes und der zusätzlich erforderlichen Wärmetauscher zwischen Kalt­ wasser und überhitztem Trinkwasser.

Vor allem kann trotz des hohen Aufwandes nicht sichergestellt werden, daß die Systemtrennung zwischen kontaminierten und desinfizierten Bereichen der Anlage getrennt erhalten bleibt (siehe Anlage, Report S. 98+99).

Zum Patent anzumeldende Problemlösung

Aufbau nach beiliegender Prinzipzeichnung, als zweistufiger Trinkwassererwärmer mit einem oberen Speicherteil, in dem das Trinkwasser auf 70°C aufgewärmt wird und einem unteren Spei­ cherteil, in dem das Trinkwasser auf 60°C erwärmt wird. Mit der dargestellten Form des Trinkwassermischers ist es nun möglich, das Verteilsystem der Leitung einerseits im Zirkula­ tionsbetrieb mit thermisch desinfiziertem Trinkwasser zu be­ treiben und andererseits, bei Spitzenzapfungen, mit Trink­ wasser, entsprechend der Mindesttemperatur des Speichers, d. h. 60°C.

Außerdem ist es mit dieser Anordnung möglich, daß der externe Wärmeaustauscher den gesamten Speicherinhalt auf 70°C erwärmt, womit dann eine stundenweise Temperaturerhöhung des Gesamt­ systems auf 70°C möglich ist (thermische Desinfektion nach Arbeitsblatt W 552).

Der Einsatz des Optimierungsmischers zur thermischen Desinfek­ tion ermöglicht eine Anordnung des Mischers im Bypass zur Hauptleitung.

Diese Anordnung ermöglicht die Verwendung eines billigen Mi­ schers mit kleinen Nennweiten.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung mit Zweizonenspeicher und Optimierungsmischer im Bypass ergibt sich darüber hinaus (wei­ terer Erfindungsanspruch) die Möglichkeit der Beaufschlagung von Zirkulations- und Warmwasserleitung bei der Zapfung.

Übliche Zirkulationssysteme werden mit umgekehrter Strömungs­ richtung betrieben und mit Rückschlagklappen so ausgerüstet, daß bei Zapfungen nur die Warmwasserleitung beaufschlagt wird. Die Verwendung von Zirkulations- und Warmwasserleitung während der Zapfung vermeidet die Stagnation des Zirkulationsnetzes und verhindert die Auskühlung des Zirkulationswassers auf Temperaturen unter 55°C.

Bei Neuplanungen ist die Reduzierung der Leitungsquerschnitte insofern möglich, als der Leitungsquerschnitt für Warmwasser und der Leitungsquerschnitt für Zirkulationswasser für die Auslegung auf Zapfspitzen aufaddiert werden kann.

Die aufgezeigte Lösung hat gegenüber den bekannten System den Vorteil, daß einerseits auf Chemie und Fremdenergie verzichtet wird (UV-Strahlung und Stoßchlorierung). Weiterhin ist gegen­ über den Systemen Dünnleder eine wesentliche Vereinfachung durch Wegfall weiterer Wärmeaustauscher gegeben.

Das vorgeschlagene System der thermischen Desinfektion mit Optimierungsmischer und Zweizonenspeicher hat gegenüber dem bekannten System (Legiokill) folgende Vorteile:

• 1. Anstelle von zwei Mischern wird nur ein Mischer benötigt.
• 2. Anstelle von zwei Wärmeaustauschern ist nur ein Wärme­ austauscher erforderlich.
• 3. Die Bruttemperatur für Legionellen zwischen 25 und 40°C ist an keiner Stelle des Rohrsystems vorhanden. Legionel­ len können also vor dem System nicht aufkeimen.
• 4. Da das aufgeheizte Speicherwasser oben aus dem Speicher entnommen wird, ist eine Reduzierung des Speichervolumens möglich (Legionellenvorschrift). Die Nutzung der Zirkula­ tionsleitung zu Zapfzwecken (Umkehrung der Strömungsrich­ tung) verhindert Stagnation und Auskühlung der Zirkula­ tionsleitung und erlaubt bei Neuanlagen die Verringerung der Leitungsquerschnitte!
• 5. Die Anordnung des Mischers in der Zirkulationsleitung (Bypass) führt zur geringsten Nennweite.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung werden zwei separate Speicher verwendet. Davon wird einer auf eine Wasser­ temperatur von 70°C und der andere auf 60°C erwärmt. Durch den wärmeren Speicher steht als Pufferenergie eine Temperatur­ differenz von 10°K zur Verfügung. Aus dem Hochtemperatur­ speicher wird eine Teilwassermenge entnommen und mit einer Teilwassermenge Zirkulationswasser mit einer Temperatur von 50 bis 55°C gemischt.

Der Mischer wird dabei so geregelt, daß die Mischtemperatur 60°C beträgt. Dieses Mischwasser wird in das Versorgungsnetz eingespeist (Lösung 8). Durch die höhere Pufferenergie im Vergleich zum Stand der Technik wird die Häufigkeit der Nach­ heizung des Trinkwassererwärmers, die bei einer Temperatur von 55°C erforderlich ist, erheblich gesenkt, so daß der Jahres­ nutzungsgrad der Heizanlage insgesamt steigt.

Beschreibung

Die zentrale TW-Regeleinheit übernimmt sowohl die Ansteuerung der primären - wie der sekundären - Regelelemente. Die Regel­ funktionen werden in vier Sektionen bzw. Bereiche unterteilt.

• 1. primäre Beheizung.
• 2. Aufladung 60°C.
• 3. Aufladung 70°C.
• 4. Trinkwassernetz.

zu 1) Die primäre Beheizung wird na Ansprechen der Regler F1 bzw. F5 freigegeben. P2 läuft an und M2 ist voll ge­ öffnet. Nach Erreichen des Sollwertes 60/70°C an F3 wird P1 freigegeben. In Abhängigkeit des Sollwertes F3 wird durch M2 die Leistungsanpassung realisiert.
Der Sollwert an F3 wird von FS/F4 bzw. F1/F2 bestimmt, wobei F5 Priorität vor F1 hat. Wird an F4 der Sollwert erreicht, so wird der Sollwert an F3 auf 60°C zurück­ genommen.
Wird an F2 der Sollwert erreicht, wird M2 geschlossen und P2 abgeschaltet. P1 wird mit einer Nachlaufzeit von einer Minute abgeschaltet.

zu 2) Die Aufladung 60°C wird durch den Thermostaten F1 ausgelöst, wobei F3 den 60°C-Sollwert übernimmt.
Die Aufladung 60°C wird nach Erreichen des Sollwertes an F2 mit einem Nachlauf von einer Minute abgebrochen.

zu 3) Die Aufladung 70°C wird durch den Thermostaten F5 ausgelöst, wobei F5 Priorität vor F1 hat und F3 den 70°C- Sollwert übernimmt.
Die Aufladung 70°C wird nach Erreichen des Sollwertes an F4 abgebrochen und Aufladung von F1 nach F2 freige­ geben (s. zu 2).

zu 4) Der Netzbetrieb läßt sich unterteilen in

• a) - Zirkulation ohne Zapfung "Normalbetrieb",
• b) - Zirkulation ohne Zapfung "Hochtemperaturbetrieb",
• c) - Zapfung kleiner/gleich Zirkulationsvolumenstrom,
• d) - Zapfung größer < Zirkulationsvolumenstrom Spitze.

zu 4a) Über F6 Sollwert wird M1 50 geregelt, daß an F7 eine Temperatur von min. 50°C gehalten wird.

zu 4b) Über variablen Sollwert an F6 wird Netz mit Hochtempe­ ratur z. B. 70°C beaufschlagt. Ausregelung über M1. Steht an F7 65°C an, wird Hochtemperaturbetrieb abge­ schaltet bzw. Rückschaltung auf 60°C-Betrieb an F6.

zu 4c) Eine kleine Zapfung wird über die Leitung L2 bei gleichzeitiger Überwachung der Sollwerte an F6 und F7 realisiert.

zu 4d) Eine große Zapfung (Spitze) wird über die Leitungen L1 plus L2 bei gleichzeitiger Überwachung der Sollwerte an F6 und F7 realisiert.

Auf diese Weise ist es möglich, das Eindringen von Legionellen aus dem zuströmenden Kaltwasser in das vordere Leitungssystem zu verhindern, während andererseits das nachfolgende Leitungs­ system permanent mit einer Betriebstemperatur unter 60°C, jedoch mit Umwälzwasser aus einem Volumen von 70°C betrieben und damit dauernd thermisch desinfiziert wird.

Claims (5)

1. Zweistufiges Trinkwassererwärmungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekanntes Speicheraufladesystem von ein und derselben Wärmequelle auf zwei Temperaturbereiche aufgeheizt wird und daß über einen an sich bekannten Trinkwassermischer nicht wie üb­ lich Kaltwasser zur Heruntermischung des auf 70°C aufge­ heizten Trinkwassers verwendet wird, sondern auf 60°C vorgewärmtes Trinkwasser aus dem unteren Speicherbereich.

2. Trinkwassererwärmungssystem nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß Mittel zur Umkehrung der Strömungsrichtung für die Zirkulation vor­ gesehen sind.

3. Trinkwassererwärmungssystem nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Mischer in der Zirkulationsleitung angeordnet ist.

4. Trinkwassererwärmungssystem nach Anspruch 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Regelung für die zweistufige Aufheizung des Speichers vorgesehen ist.

5. Trinkwassererwärmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufladesystem integriert ausgebildet ist.