Anordnung für einen temperaturkontrollierten Durchfluss von Flüssigkeiten und zur Unterbindung einer thermisch bedingten Zirkulationsströmung in ruhenden, temperaturgeschichteten Flüssigkeitssäulen

Abstract

 Im Bereich der Entnahmestelle eines Warmwasserbereiters (21) ist eine Vorrichtung (1, 16, 24) angeordnet, welche sowohl den Rückfluß der erwärmten Flüssigkeit aus einer Warmwasserleitung (23) in den Warmwasserbereiter (21) als auch die Entnahme der erwärmten gespeicherten Flüssigkeit unterhalb einer bestimmten Temperatur aus dem Warmwasserbereiter (21) verhindert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung für einen temperaturkontrollierten Durchfluß von Flüssigkeiten und zur Unterbindung einer thermisch bedingten Zirkulations­strömung in ruhenden, temperaturgeschichteten Flüssig­keitssäulen, insbesonders in Warmwasser-Versorgungssy­stemen mit Speicherbehältern, vorzugsweise Warmwasserbe­reitern, wobei diese Warmwasserbereiter mit Flüssigkeit einer Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur gefüllt sind.

[0002] Warmwasser-Versorgungsanlagen werden je nach Bedarf als zentrale und dezentrale Anlagen errichtet, und zwar entweder als druckfeste oder drucklose klagen. Bei all diesen klagen ist der Kaltwasserzufluß an der tiefsten Stelle des Behälters angeordnet und der Warmwasserabgang möglichst an der höchsten Stelle. Je nach Ladezustand des Warmwasserbereiters befindet sich immer im unteren Bereich eine Kaltwasserzone und eine Übergangszone mittlerer Temperatur, die sogenannte Mischwasserzone, und darüber die Warmwasserzone mit der gewünschten Warmwas­sertemperatur.

[0003] In der Mischwasserzone wird das Wachstum von Mikroorga­nismen, vornehmlich der Spezies "Legionella", begünstigt, welche bei Wassertemperaturen von 35 °C bis 42 °C opti­male Wachstumsbedingungen vorfinden. Bei den Legionellen handelt es sich um gramnegative, begeißelte Bakterien, welche die sogenannte "Legionellosis" - eine schwere Form von bakterieller Pneumonie mit zwei bis zehn Tagen Inkubationszeit - auslösen können.

[0004] Bei Kaltwassertemperaturen kommt es praktisch zu keiner Vermehrung der Legionellen, bei Temperaturen ab 50 ° C bis 55 ° C ist ein Absterben dieser Keime festzustellen, wobei mit zunehmender Temperatur die Letalitätsrate der Bakterien zunimmt.

[0005] Ist die jeweilige Warmwasserentnahme größer als das gespeicherte Warmwasservolumen, gelangt Wasser, welches mit Mikroorganismen kontaminiert sein kann, aus der Mischwasserzone und gegebenenfalls auch aus der Kaltwas­serzone in das Leitungssystem bis hin zu den einzelnen Entnahmestellen.

[0006] Ein weiteres Problem bei der Warmwasser-Bereitung be­trifft vordergründig Energieverluste, als mögliche Folgeerscheinung jedoch wiederum die erhöhte Gefahr der Kontaminierung des Warmwassers mit Mikroorganismen. Es handelt sich hierbei um die Tatsache, daß im oberen Bereich, außerhalb des Warmwasserbereiters, in den Leitungen eine wesentlich raschere Abkühlung des Warm­wassers eintritt als im Warmwasserbereiter. Dieser Umstand führt dazu, daß, je nach Art der Leitungsführung, infolge der Thermosyphonwirkung abgekühltes Warmwasser in den Warmwasserbereiter zurücksinkt und dessen Warmwas­serverluste dadurch bis zu 30 % erhöht werden.

[0007] Durch dieses Zurücksinken des abgekühlten Warmwassers sinkt nicht nur - bis zur Wiederaufheizung - die Tempe­ratur des Warmwassers im Warmwasserbereiter, es erfolgt auch eine Volumsvergrößerung der Mischwasserzone. Damit vergrößert sich auch jener Bereich, welcher Mikroorga­nismen eine gute Entwicklungsmöglichkeit bietet.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung zu schaffen, mit welcher verhindert wird, daß an den Ent­nahmestellen von Warmwasser-Versorgungsanlagen mit Mikroorganismen kontaminiertes Wasser entnehmbar ist.

[0009] Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Entnahmestelle mindestens eine Vorrichtung vorgesehen ist, welche sowohl den Rückfluß der erwärmten Flüssigkeit aus der Entnahme­leitung in den Speicherbehälter als auch die Entnahme der erwärmten gespeicherten Flüssigkeit unterhalb einer bestimmten Temperatur verhindert.

[0010] Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist sichergestellt, daß Warmwasser nur dann aus dem Warmwasserbereiter in eine Warmwasser-Entnahmeleitung strömt, wenn die Wasser­temperatur oberhalb eines bestimmten Wertes liegt. Damit wird verhindert, daß lebende Mikroorganismen, insbesonders die gefährlichen Legionellen, den Warmwas­ser-Entnahmestellen zugeführt werden.

[0011] In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die den Rückfluß der Flüssigkeit verhindernde Vorrichtung ein selbsttä­tiges, hilfsenergiefreies Absperrorgan, und die die Entnahme der Flüssigkeit unterhalb einer bestimmten Temperatur verhindernde Vorrichtung ein hilfsenergiefreies Regelorgan.

[0012] Auf diese Weise ist es möglich, unabhängig von Hilfsen­ergiequellen, eine mikroorganismenfreie Warmwasser-Ver­sorgung zu gewährleisten.

[0013] Eine Weiterführung der Erfindung besteht darin, daß das den Rückfluß der Flüssigkeit verhindernde Absperrorgan ein gewichtsbelastetes oder ein federbelastetes Ventil ist.

[0014] Daraus ergibt sich der Vorteil einer sehr genauen Ein­stellbarkeit bzw. einer Schließkraftverstärkung des rückflußverhindernden Absperrorgans.

[0015] Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die den Rückfluß der Flüssigkeit verhindernde Vor­richtung ein entsprechend geformter, vorzugsweise P- oder S-förmiger, bzw. entsprechend eines Labyrinths ausgebil­deter Rohrbogen ist.

[0016] Dies ist dann vorteilhaft, wenn keine bewegten Teile gewünscht werden.

[0017] Eine erfindungsgemäße Weiterbildung sieht vor, daß das die Entnahme der Flüssigkeit unterhalb einer bestimmten Temperatur verhindernde Regelorgan ein bimetallbetätigtes Ventil ist.

[0018] Dies ist zweckmäßig, wenn das Regelorgan fremdenergiefrei betreibbar ein soll.

[0019] In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das die Entnahme der Flüssigkeit unterhalb einer bestimmten Temperatur verhindernde Regelorgan ein thermohydraulisch betätigtes Ventil bzw. ein gasbetätigtes Thermopneumatik-Ventil.

[0020] Dieses Regelorgan nützt die thermische Flüssigkeitsaus­dehnung bzw. die thermische Gasausdehnung aus und ist wegen seiner Robustheit und Genauigkeit vorteilhaft.

[0021] Eine spezielle Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß eine Sicherheitskombination in einem gemeinsamen Gehäuse vorgesehen ist, die einerseits den Rückfluß und anderseits die Entnahme von Flüssigkeit unterhalb einer bestimmten Temperatur verhindert.

[0022] Eine solche Sicherheitskombination hat den Vorteil geringen Platzbedarfs und problemloser Montage.

[0023] Als besondere Ausgestaltung der Erfindung sind die Sicherheitskombinationen mit Federverstärkung ausgerü­stet.

[0024] Auf diese Weise können auch umfangreiche Warmwasser-Ver­sorgungsanlagen mit Warmwasser-Leitungen sehr großen Querschnitts genau eingestellt und geschützt werden.

[0025] Eine erfindungsgemäße Weiterführung besteht darin, daß mindestens eines dieser Organe jeweils mittels Hilfsen­ergie elektromagnetisch oder hydraulisch oder pneumatisch oder mechanisch betätigbar ist.

[0026] Damit ist es möglich, sowohl auf die spezifischen Erfor­dernisse der jeweiligen Warmwasser-Versorgungsanlage einzugehen als auch allenfalls zur Verfügung stehende Hilfsenergiequellen zu benützen.

[0027] In einer Ausgestaltung der Erfindung sind diese Vor­richtungen in einem isolierten Gehäuse angeordnet.

[0028] Dies ist vorteilhaft, wenn die Temperaturverluste minimiert werden sollen.

[0029] Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die die Entnahme von Flüssigkeit unterhalb einer be­stimmten Temperatur verhindernde Vorrichtung ein Regel­organ im Kaltwasserzulauf des Warmwasserbereiters ist, welches durch einen an einer Warmwasser-Entnahmestelle angeordneten Temperaturfühler steuerbar ist.

[0030] Dieses Merkmal bietet die Möglichkeit, das Regelorgan präzise auf die Warmwasser-Temperatur direkt an der Entnahmestelle einzustellen sowie Sonderbauformen von Warmwasserbereitern und Warmwasser-Versorgungsanlagen, die kein Absperrorgan in der Warmwasser-Entnahmeleitung besitzen, zu berücksichtigen und voll zu schützen.

[0031] In einer Weiterführung der Erfindung erfolgt die Betäti­gung des im Kaltwasserzulauf angeordneten Regelorgans hilfsenergiefrei thermohydraulisch oder gasbetätigt.

[0032] Die Betätigung des Regelorgans erfolgt hierbei hydrau­lisch zufolge thermischer Flüssigkeitsausdehnung oder gasbetätigt zufolge thermischer Gasausdehnung. Dieses Regelorgan hat den Vorteil, robust und genau zu sein.

[0033] Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, daß das im Kaltwasserzulauf angeordnete Regelorgan mit Hilfsenergie elektromagnetisch, hydraulisch, mechanisch oder pneuma­tisch betätigbar ist.

[0034] Damit ist es möglich, bereits auf sehr kleine Tempera­turschwankungen des an der Entnahmestelle abgenommenen Warmwassers zu reagieren.

[0035] An Hand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen Fig. 1 bzw. Fig. 2 in Schnittdarstellung eine Sicherheitskombination von Absperr- und Regelorgan, und zwar in kompakter bzw. in einfacher Bauform. Fig. 3 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung in einer Warmwasser-Versorgungsanlage.

[0036] Fig. 1 zeigt eine Ausführung in Form einer kompakten Sicherheitskombination (1). Dabei ist ein rohrförmiges Gehäuse (2) innen so abgesetzt, daß ein Distanzkörper (3) mit der dem Warmwasserbereiter zugewandten Seite fest aufliegt. Auf der der Entnahmestelle zugewandten Seite wird der Distanzkörper (3) mittels eines Einschraubnip­pels (4) fixiert. Die Abdichtung zwischen Einschraubnip­pel (4) und Gehäuse (2) - welches mit einer Wärmeisola­tion (5) ummantelt ist - erfolgt durch einen Dichtring (6).

[0037] In dieser Ausführung ist zwischen dem rohrförmigen Gehäuse (2) und dem Distanzkörper (3) bzw. dem Ein­schraubnippel (4) ein temperaturabhängiges Regelorgan (7) und ein Rückfluß-Absperrorgan (8) angeordnet. Ein Pfeil (9) zeigt die Durchflußrichtung des Wassers an.

[0038] Fig. 2 zeigt eine einfachere Ausführung einer Sicher­heitskombination (16). Hier ist innerhalb eines mit einer Wärmeisolation (10) ummantelten Rohres (11) mittels Distanzkörpers (12) und Seegerringen (13) bin temperaturabhängiges Regelorgan (14) und ein Rückfluß-­Absperrorgan (15) angeordnet.

[0039] Ein im Inneren des temperaturabhängigen Regelorgans (7, 14) konzentrisch angeordneter Thermostatzylinder dehnt sich bei Berührung mit Warmwasser aus, wodurch der Ventilkegel vom Ventilsitz abhebt und den Durchflußweg freigibt.

[0040] Sinkt die Temperatur des Warmwassers, so bewirkt dies eine Abkühlung und somit eine Verkürzung des Thermostat­zylinders. Dadurch schließt, wenn das Warmwasser eine bestimmte Mindesttemperatur erreicht hat, der Ventilke­gel, indem er gegen den Ventilsitz gepresst wird, das temperaturabhängige Regelorgan (7,14). Die zum Schließen erforderliche Gegenkraft wird im vorliegenden Fall mit einer Feder erzeugt.

[0041] Beim Rückfluß-Absperrorgan (8, 15) strömt das Warmwasser aus dem Warmwasserbereiter, wenn mindestens eine Warm­wasser-Entnahmestelle geöffnet ist. Dies geschieht, indem das Warmwasser gegen den Ventilkörper drückt, damit die Federkraft überwindet und somit durch den Ventilsitz strömen kann.

[0042] Beim Schließen der Warmwasser-Entnahmestelle wird der Strömungsdruck unterbrochen, der Druck von der dem Warmwasserbereiter zugewandten Seite auf die Feder ist nicht mehr vorhanden und diese presst jetzt den Ventil­kegel gegen den Ventilsitz. Der Durchgang zwischen Warmseite und Entnahmeseite ist damit unterbrochen; ein Rückfluß des Wassers in den Warmwasserbereiter ist nicht mehr möglich.

[0043] In Fig. 3 ist der prinzipielle Aufbau einer Hochdruck-­Warmwasser-Versorgungsanlage mit eingebauter erfindungsgemäßer Anordnung dargestellt.

[0044] Eine Kaltwasserleitung (17) speist über ein Absperrventil (18), ein nicht absperrbares Rückschlagventil (19) und ein federbelastetes Sicherheitsventil (20) einen Warm­wasserbereiter (21) in Standausführung an.

[0045] Die Erwärmung des Warmwasserbereiters (21) erfolgt durch ein im unteren Bereich angeordnetes Heizregister (22). Eine im oberen Bereich des Warmwasserbereiters (21) angeschlossene Warmwasserleitung (23) führt über eine Sicherheitskombination (24) zu den Warmwasser-Entnahme­stellen.

[0046] Erfindungsgemäß können das temperaturabhängige Regelorgan und das Rückfluß Absperrorgan auch anders ausgeführt werden. So kann beispielsweise das temperaturabhängige Regelorgan auch ein bimetallbetätigtes, ein thermohydraulisch betätigtes oder ein gasbetätigtes Ventil sein. Es können auch mittels Hilfsenergie betä­tigte temperaturabhängige Regelorgane, wie beispielsweise elektromagnetisch, hydraulisch, pneumatisch oder mecha­nisch angetriebene Ventile verwendet werden. Ferner kann auch erfindungsgemäß das Rückfluß-Absperrventil bei­spielsweise gewichtsbelastet betätigt oder auch mittels Hilfsenergie angetrieben werden. Abhängig von der Wahl des temperaturabhängigen Regelorgans und des Rückfluß-­Absperrorgans können auch entsprechende Meßfühler ange­ordnet werden.

[0047] Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht in einem im Warmwasserabgang angeordneten Rückfluß-Absperr­organ und im Kaltwasserzulauf angeordneten temperaturabhängigen Regelorgan, wobei in dieser Ausführungsform ein Fühler im Warmwasserabgang zur Betätigung des Regelorgans angeordnet sein muß.

[0048] Ferner kann auch zur Verhinderung der Thermosyphonwirkung statt eines Rückfluß-Absperrorganes ein vorzugsweise P- oder S-förmiger Rohrbogen verwendet werden.

Ansprüche

1. Anordnung für einen temperaturkontrollierten Durch­fluß von Flüssigkeiten und zur Unterbindung einer thermisch bedingten Zirkulationsströmung in ruhen­den, temperaturgeschichteten Flüssigkeitssäulen, insbesonders in Warmwasser-Versorgungssystemen mit Speicherbehältern, vorzugsweise Warmwasserbereitern, wobei diese Warmwasserbereiter mit Flüssigkeit einer Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Entnahmestelle mindestens eine Vorrichtung (1, 16, 23) vorgesehen ist, welche sowohl den Rückfluß der erwärmten Flüssigkeit aus der Entnahmeleitung in den Speicherbehälter als auch die Entnahme der erwärmten gespeicherten Flüssigkeit unterhalb einer bestimmten Temperatur verhindert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Rückfluß der Flüssigkeit verhindernde Vorrichtung ein selbsttätiges, hilfsenergiefreies Absperrorgan (8, 15), und die die Entnahme der Flüssigkeit unterhalb einer bestimmten Temperatur verhindernde Vorrichtung ein hilfsenergiefreies Regelorgan (7, 14) ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das den Rückfluß der Flüssigkeit verhindernde Absperrorgan ein gewichtsbelastetes oder ein federbelastetes Ventil (8, 15) ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Rückfluß der Flüssigkeit verhindernde Vorrichtung ein entsprechend geformter, vorzugsweise P- oder S-förmiger, bzw. entsprechend einem Laby­rinth ausgebildeter Rohrbogen ist.

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Entnahme der Flüssigkeit unterhalb einer bestimmten Temperatur verhindernde Regelorgan ein bimetallbetätigtes Ventil (7, 14) ist.

6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Entnahme der Flüssigkeit unterhalb einer bestimmten Temperatur verhindernde Regelorgan ein thermohydraulisch betätigtes Ventil oder ein gasbetätigtes Thermopneumatikventil ist.

7. Anordnung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß eine Sicherheitskombination in einem gemeinsamen Gehäuse (1, 16) vorgesehen ist, die einerseits den Rückfluß und anderseits die Entnahme von Flüssigkeit unterhalb einer bestimmten Tempera­tur verhindert.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitskombinationen (1, 16) mit Feder­verstärkung ausgerüstet sind.

9. Anordnung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekenn­zeichnet, daß mindestens eines dieser Organe jeweils mittels Hilfsenergie elektromagnetisch oder hydrau­lisch oder pneumatisch oder mechanisch betätigbar sind.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese Organe in einem isolierten Gehäuse angeordnet sind.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 oder 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die die Entnahme von Flüssigkeit unterhalb einer bestimmten Tempera­tur verhindernde Vorrichtung ein Absperrorgan im Kaltwasserzulauf des Warmwasserbereiters ist, welches durch einen an einer Warmwasser-Entnahme­stelle angeordneten Temperaturmeßfühler steuerbar ist.

12. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des im Kaltwasserzulauf angeord­neten Absperrorgans hilfsenergiefrei thermohydraulisch oder gasbetätigt erfolgt.

13. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das im Kaltwasserzulauf angeordnete Regelorgan mit Hilfenergie elektromagnetisch, hydraulisch, mechanisch oder pneumatisch betätigbar ist.

Zeichnung