TRINK- UND BRAUCHWASSERSYSTEM

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trink- und Brauchwassersystem, das als Kaltwassersystem ausgebildet ist, aufweisend: einen Anschluss (4) an das öffentliche Wasserversorgungsnetz, über den zumindest eine zu mindestens einem Verbraucher (8) führende Versorgungsleitung (6) mit frischem Wasser gespeist wird, eine Zirkulationsleitung (10) und eine in der Zirkulationsleitung (10) angeordnete Zirkulationspumpe (14) zur Rückführung von unverbrauchtem Wasser, eine Kühleinrichtung (12) zum Kühlen des unverbrauchten Wassers, und ein dem Verbraucher (8) in Strömungsrichtung nachgelagertes Spülventil (22) zum Ablassen von Wasser aus dem Trink- und Brauchwassersystem, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Kühleinrichtung (12) zur Kühlung durch Verdunsten von aus dem Trink- und Brauchwassersystem abgelassenem Wasser angepasst ausgebildet ist.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trink- und Brauchwassersystem, das als Kaltwassersystem ausgebildet ist und einen Anschluss an das öffentliche Wasserversorgungsnetz aufweist. Über den Anschluss an das öffentliche Wasserversorgungsnetz wird zumindest eine zu mindestens einem Verbraucher führende Versorgungsleitung mit frischem Wasser gespeist. Unverbrauchtes Wasser wird in einer Zirkulationsleitung und mit einer der Zirkulationsleitung zugeordneten Zirkulationspumpe rückgeführt und in einer Kühleinrichtung gekühlt. Zum Ablassen von Wasser aus dem Trink- und Brauchwassersystem ist ein dem Verbraucher in Strömungsrichtung nachgelagertes Spülventil vorgesehen.

[0002] Ein solches Trink- und Brauchwassersystem ist beispielsweise aus DE 10 2019 217 903 A1 bekannt. Des Weiteren ist eine Trinkwasserzirkulationsvorrichtung zur Kühlung von Trinkwasser aus EP 3 712 337 A1 bekannt.

[0003] Aus DE 100 57 578 A1 ist eine Einrichtung mit Solarkollektoren bekannt, die auf einem Flachdach eines Hauses mit einem zu klimatisierenden Raum installiert sind. Die Solarkollektoren sind durch eine Vorlaufleitung und eine Rücklaufleitung, die einen ersten Wärmeträgerflüssigkeitskreislauf mit einer ersten Umwälzpumpe bilden, an einen Solar-Wärmetauscher angeschlossen, der die Solarwärme an ein Wärmeträgermedium in einem Wärmespeicher abgibt. Der Wärmespeicher ist mit einem zweiten Wärmeträgerflüssigkeitskreislauf mit einer zweiten Umwälzpumpe und einem Verdunstungskühler verbunden, der ebenfalls auf dem Flachdach des Hauses angeordnet ist. Eine dritte Umwälzpumpe fördert Heiz- bzw. Kühlwasser aus dem Wärmespeicher durch eine Wandheizung und/oder Heiz- und Kühldecke des zu klimatisierenden Raums. So soll der Raum beheizt bzw. gekühlt werden. Des Weiteren schlägt die DE 100 57 578 A1 vor, überschüssige Solarwärme zur Destillation von Meerwasser zum Zweck der Trinkwassergewinnung einzusetzen.

[0004] Bei dem aus DE 10 2019 217 903 A1 bekannten Trink- und Brauchwassersystem wird zur Aufrechterhaltung der Trinkwasserhygiene zeitgesteuert, verbrauchs- oder temperaturabhängig Wasser aus dem Trink- und Brauchwassersystem über das Spülventil abgelassen und durch frisches Wasser aus dem öffentlichen Wasserversorgungsnetz ersetzt. Das abgelassene Wasser wir durch eine Abwasserleitung entsorgt.

[0005] Die vorbekannte Bereitstellung von möglichst keimfreiem Trink- und Brauchwasser lässt Raum zur Verbesserung. So will die vorliegende Erfindung ein Trink- und Brauchwassersystem der eingangs genannten Art mit reduzierten Betriebskosten angeben.

[0006] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein effizienteres Trink- und Brauchwassersystem zur Bereitstellung von möglichst keimfreiem Trink- und Brauchwasser anzugeben.

[0007] Zur Lösung dieser Aufgabenstellung schlägt die vorliegende Erfindung ein Trink- und Brauchwassersystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass die Kühleinrichtung zur Kühlung durch Verdunsten von aus dem Trink- und Brauchwassersystem abgelassenem Wasser angepasst ausgebildet ist. Dadurch erfährt das im Stand der Technik ungenutzt entsorgte Wasser einen Nutzen zur Kühlung des Trinkwassers und es wird elektrische Energie zur Kühlung des Trinkwassers eingespart. Die beim Verdunsten entstehende Verdunstungskälte wird zum Kühlen des Trinkwassers genutzt.

[0008] Die Zirkulationsleitung des Trink- und Brauchwassersystems mündet in der Regel wieder in die Versorgungsleitung. So kann das Trinkwasser in dem Trink- und Brauchwassersystem bei ausbleibendem Zapfvorgang des Verbrauchers zirkulieren und eine Keimbildung durch stehendes Wasser vermieden werden. Die Kühleinrichtung kühlt das Wasser in der Regel auf Temperaturen unter 25°C und bevorzugt unter 20°C, um eine Bildung oder Vermehrung von Legionellen und anderen Keimen, die in einem zwischen 25°C und 55°C liegenden Temperaturbereich begünstigt ist, zu vermeiden.

[0009] Die Zirkulationsströmung ist in der Regel geringer als eine durch einen Zapfvorgang eines Verbrauchers ausgelöste Versorgungsströmung. Die Zirkulationsleitung hat dementsprechend bevorzugt einen um zumindest einen Nenndurchmesser-Sprung kleineren Nenndurchmesser als die Versorgungsleitung. Die Zirkulationsleitung kann beispielsweise einen Nenndurchmesser von DN 15 oder kleiner und die Versorgungsleitung einen Nenndurchmesser von DN 20 oder größer haben.

[0010] Vorzugsweise wird zeitgesteuert, verbrauchs- oder temperaturabhängig Wasser aus dem Trink- und Brauchwassersystem über das Spülventil abgelassen und durch frisches Wasser aus dem öffentlichen Wasserversorgungsnetz ersetzt. In der Regel ist eine Steuerungseinheit vorgesehen, die steuerungsmäßig mit dem Spülventil verbunden ist. Das Spülventil ist üblicherweise einer von der Zirkulationsleitung abzweigenden Spülleitung zugeordnet.

[0011] Nach einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst die Kühleinrichtung einen vorzugsweise dem Abzweig zu der Spülleitung in Strömungsrichtung nachgelagert angeordneten Wärmeübertrager, der mit einem Kühlmittelkreislauf verbunden ist, der mit einer Verdunstungsvorrichtung kommuniziert, in der das abgelassene Wasser durch Verdunsten dem Kühlmittel Wärme entzieht. Die so abgeführte Wärme wird durch das verdunstete Wasser an die Umgebung abgegeben.

[0012] Der Wärmeübertrager ist in der Regel mit einem Rücklaufanschluss für das Einleiten von aus der Zirkulationsleitung zurückgeführtem Trinkwasser und einem Vorlaufanschluss für die Abgabe des gekühlten Trinkwassers versehen. Der Vorlaufanschluss ist direkt oder indirekt mit der Versorgungsleitung verbunden. Für gewöhnlich bilden die Versorgungsleitung, die Zirkulationsleitung und die Kühleinrichtung einen Trinkwasserkreislauf zur Zirkulation und Kühlung des Trinkwassers. Der Wärmeübertrager hat in der Regel einen separaten Rücklaufanschluss und einen separaten Vorlaufanschluss für das Kühlmittel. Vorzugsweise bildet der Kühlmittelkreislauf den Primärkreislauf des Wärmeübertragers und der Trinkwasserkreislauf den Sekundärkreislauf des Wärmeübertragers. Der Wärmeübertrager kann als Plattenwärmeübertrager ausgebildet sein.

[0013] Die Verdunstungsvorrichtung ist bevorzugt als auf der Verdunstungskühlung beruhende Kältemaschine ausgebildet. Dabei wird dem Kühlmittel durch die Verdunstung des abgelassenen Wassers Energie in Form von Wärme entzogen.

[0014] Bei dem erfindungsgemäßen Trink- und Brauchwassersystem wird bevorzugt ein Wasser/Glykol-Gemisch als Kühlmittel verwendet. Damit ist die Funktionalität des Kühlmittels im Winter bei Temperaturen unter 0°C sichergestellt. Im Übrigen muss ein den Kühlmittelkreislauf in Betrieb nehmender Installateur keine besondere Qualifikation zur Handhabung von gesundheitsgefährdenden oder die Umgebung beeinträchtigenden Kühlmitteln (Kältemittelschein) aufweisen. Darüber hinaus wird Glykol in der Flüssigkeitsklasse 3 geführt, sodass der Wärmeübertrager lediglich einwandig das zu kühlende Trinkwasser von dem Kühlmittel trennen muss. Dadurch reduzieren sich die Baugröße und die Kosten für die Herstellung des Wärmeübertragers. Weiterhin wird dadurch die Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittelkreislauf und dem Trinkwasserkreislauf innerhalb des Wärmeübertragers verbessert.

[0015] In der Regel ist dem Kühlmittelkreislauf eine Kühlmittel-Zirkulationspumpe zur Zirkulation des Kühlmittels zwischen dem Wärmeübertrager und der Verdunstungsvorrichtung zugeordnet.

[0016] Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Verdunstungsvorrichtung zur Abgabe von verdunstetem Wasser an die Umgebung angeordnet. Dabei wird der bei der Verdunstung entstehende Wasserdampf von der Umgebungsluft aufgenommen. Bevorzugt handelt es sich bei der Umgebungsluft um Luft von draußen. Insbesondere kann die Verdunstungsvorrichtung im Freien oder in einem Gewächshaus vorgesehen sein.

[0017] Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Trink- und Brauchwassersystem einen Wassertank zur Zwischenspeicherung von abgelassenem Wasser und eine Pumpe, die Wasser aus dem Wassertank in die Verdunstungsvorrichtung pumpt.

[0018] Der Kühlungsbedarf des Trinkwassers unterliegt natürlichen Schwankungen, insbesondere durch die unterschiedlichen Temperaturen im Verlauf der Jahreszeiten. Beispielsweise kann der Kühlungsbedarf im Sommer am höchsten sein, während im Winter üblicherweise kein oder wenig Kühlungsbedarf anliegt. So wird der Wassertank bevorzugt überwiegend im Sommer zum Einsatz kommen, um stets genug abgelassenes Wasser für die Verdunstungsvorrichtung vorrätig zu halten und den Kühlungsbedarf zu bedienen. Unter Umständen kann der Kühlungsbedarf sogar im Winter größer sein, wenn die Trinkwasserrohre teilweise in der Nähe der Heizungsrohre verlegt sind und sich das Trinkwasser dadurch erwärmen kann. Im Winter kann das Kühlmittel in der Verdunstungsvorrichtung zusätzlich oder ausschließlich durch kalte Luft, vorzugsweise kalte Außenluft, gekühlt werden. Insbesondere wenn die Temperaturen der Umgebungsluft der Verdunstungsvorrichtung ca. 0°C erreichen oder unterschreiten, wird kein Wasser der Verdunstungsvorrichtung zugeführt, um eine Beschädigung der Verdunstungsvorrichtung durch Vereisung zu vermeiden.

[0019] Vorzugsweise umfasst der Wassertank einen zusätzlichen Anschluss zum Einleiten von Regenwasser. In bzw. vor einer Periode heißer Tage kann dieser Anschluss geöffnet werden, um Kühlungsbedarf-Spitzen besser abdecken zu können. Im Winter kann der Mechanismus zur Verdunstung von Wasser in der Verdunstungsvorrichtung außer Betrieb gesetzt werden und das über das Spülventil abgelassene Wasser kann wie aus dem Stand der Technik bekannt durch eine Abwasserleitung entsorgt werden. Sofern auch im Winter eine Kühlung des Trinkwassers erfolgen soll bzw. notwendig ist, kann das Kühlmittel durch die kalte Luft von draußen und aufgrund der niedrigeren Temperatur der Außenluft gekühlt werden.

[0020] Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das Trink- und Brauchwassersystem eine Umschaltvorrichtung zum Umschalten zwischen einem Sommerkühlmodus, in welchem Kühlmittel durch Verdunsten von abgelassenem Wasser Wärme entzogen wird, und einem Winterkühlmodus, in welchem Kühlmittel durch kalte Außenluft gekühlt wird, auf.

[0021] Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Trink- und Brauchwassersystem eine steuerungsmäßig mit dem Spülventil verbundene Steuerungseinheit mit einem temperaturgeregelten Spülmodus, in welchem eine gemessene Wassertemperatur im Kaltwassersystem als Regelgröße zur Steuerung des Spülventils verwendet wird, und/oder mit einem Spülmengen-gesteuerten Spülmodus, in welchem eine gemessene über das Spülventil aus dem Kaltwassersystem abgelassene Wassermenge als Regelgröße zur Steuerung des Spülventils verwendet wird, und/oder mit einem zeitgesteuerten Spülmodus, in welchem eine bestimmte Zeit oder eine Zeitspanne als Regelgröße zur Steuerung des Spülventils verwendet wird.

[0022] Es können mehrere der genannten Modi der Steuerungseinheit gleichzeitig aktiviert sein. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit das Spülventil bei aktiviertem zeitgesteuerten Modus immer zu einer bestimmten Tages- oder Nachtzeit ansteuern. Bei aktiviertem temperaturgeregeltem Spülmodus kann die Steuerungseinheit das Spülventil ansteuern, wenn bzw. sobald eine gemessene Wassertemperatur des Kaltwassersystems eine vorgegebene Solltemperatur unterschreitet. Bei aktiviertem Spülmengen-geregeltem Modus kann die Steuerungseinheit das Spülventil ansteuern, wenn bzw. sobald eine in einem bestimmten Zeitintervall gemessene durch das Spülventil aus dem Kaltwassersystem abgelassene Wassermenge eine vorgegebene Sollmenge unterschreitet.

[0023] Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels.

[0024] Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils ein Trink- und Brauchwassersystem eines Gebäudes 2 in schematischer Darstellung. Das Trink- und Brauchwassersystem ist als Kaltwassersystem ausgebildet und weist einen Anschluss 4 an das öffentliche Wasserversorgungsnetz auf. Über den Anschluss 4 an das öffentliche Wasserversorgungsnetz wird eine Versorgungsleitung 6 mit frischem Trinkwasser gespeist. Die Versorgungsleitung 6 versorgt einen daran angeschlossenen Verbraucher 8 mit frischem Trinkwasser. Der Verbraucher 8 kann durch eine Küchenspüle, ein Waschbecken, eine Dusche, eine Badewanne oder eine Toilette verwirklicht sein.

[0025] Der Verbraucher 8 ist mit einer Zirkulationsleitung 10 zur Rückführung von unverbrauchtem Trinkwasser verbunden. Der Zirkulationsleitung 10 ist eine Kühleinrichtung 12 zum Kühlen des unverbrauchten Trinkwassers und eine Zirkulationspumpe 14 zugeordnet. Die Versorgungsleitung 6, die Zirkulationsleitung 10, die Kühleinrichtung 12 und die Zirkulationspumpe 14 bilden einen Trinkwasserkreislauf. Die Zirkulationspumpe 14 wälzt das Trinkwasser in diesem Trinkwasserkreislauf um, während die Kühleinrichtung 12 das Trinkwasser kühlt.

[0026] Die Kühleinrichtung 12 umfasst einen Wärmeübertrager 16, dessen Sekundärkreislauf durch den Trinkwasserkreislauf gebildet ist. Der Primärkreislauf des Wärmeübertragers 16 ist durch einen Kühlmittelkreislauf 18 gebildet, der mit einer Verdunstungsvorrichtung 20 kommuniziert. In der Verdunstungsvorrichtung 20 verdunstet Wasser, das durch ein dem Verbraucher 8 in Strömungsrichtung nachgelagertes und einer von der Zirkulationsleitung abzweigenden Spülleitung 21 zugeordnetes Spülventil 22 aus dem Trink- und Brauchwassersystem abgelassen und über eine Einspeiseleitung 24 der Verdunstungsvorrichtung 20 zugeführt wird. Bei der Verdunstung wird dem Kühlmittel Wärme entzogen. Der bei der Verdunstung entstehende Wasserdampf wird von der Umgebungsluft aufgenommen.

[0027] Dem Kühlmittelkreislauf 18 ist eine Kühlmittel-Zirkulationspumpe 26 zugeordnet, die das Kühlmittel zwischen dem Wärmeübertrager 16 und der Verdunstungsvorrichtung 20 zirkulieren lässt. Die Verdunstungsvorrichtung 20 ist vorliegend im Freien angeordnet.

[0028] Das erste und das zweite Ausführungsbeispiel unterscheiden sich darin, wie das durch das Spülventil 22 abgelassene Wasser der Verdunstungsvorrichtung 20 zugeführt wird.

[0029] Gemäß dem in Figur 1 abgebildeten ersten Ausführungsbeispiel umfasst das Trink- und Brauchwassersystem einen Wassertank 28 zur Zwischenspeicherung des durch das Spülventil 22 abgelassenen Wassers und eine Pumpe 30, die Wasser aus dem Wassertank 28 in die Verdunstungsvorrichtung 20 pumpt. Dabei wird die Pumpe 30 überwiegend im Sommer und ausschließlich bei Außentemperaturen höher als 0°C betrieben, während die Pumpe 30 im Winter bei Außentemperaturen von ca. 0°C oder weniger außer Betrieb ist. Ein Ablassventil 32 des Wassertanks kann im Winter geöffnet bleiben. Das Ablassventil 32 entwässert in eine Abwasserleitung 34. D.h. der Wassertank 28 kann im Winter leer bleiben. Er kann aber auch gefüllt bleiben und von Zeit zu Zeit automatisch entleert werden. Dem Spülventil 22 und dem Ablassventil 32 sind jeweils ein freier Auslauf 36 über einem Entwässerungsgegenstand gemäß DIN EN 1717 zugeordnet.

[0030] Das in Figur 2 abgebildete zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass das durch das Spülventil 22 abgelassene Wasser nicht zwischengespeichert wird. Stattdessen lässt das Spülventil 22 das Wasser direkt in die Verdunstungsvorrichtung 20 ab. Das Spülventil 22 ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel bevorzugt als Zwei-Wege-Ventil ausgebildet, sodass das Spülventil 22 Wasser auch direkt in die Abwasserleitung 34 ablassen kann, wenn beispielsweise kein Kühlbedarf anliegt.

Bezugszeichenliste

[0031] 

2

Gebäude

4

Anschluss an das öffentliche Wasserversorgungsnetz

6

Versorgungsleitung

8

Verbraucher

10

Zirkulationsleitung

12

Kühleinrichtung

14

Zirkulationspumpe

16

Wärmeübertrager

18

Kühlmittelkreislauf

20

Verdunstungsvorrichtung

21

Spülleitung

22

Spülventil

24

Einspeiseleitung

26

Kühlmittel-Zirkulationspumpe

28

Wassertank

30

Pumpe

32

Ablassventil

34

Abwasserleitung

36

freier Auslauf über einem Entwässerungsgegenstand

Ansprüche

1. Trink- und Brauchwassersystem, das als Kaltwassersystem ausgebildet ist, aufweisend: einen Anschluss (4) an das öffentliche Wasserversorgungsnetz, über den zumindest eine zu mindestens einem Verbraucher (8) führende Versorgungsleitung (6) mit frischem Wasser gespeist wird, eine Zirkulationsleitung (10) und eine in der Zirkulationsleitung (10) angeordnete Zirkulationspumpe (14) zur Rückführung von unverbrauchtem Wasser, eine Kühleinrichtung (12) zum Kühlen des unverbrauchten Wassers, und ein dem Verbraucher (8) in Strömungsrichtung nachgelagertes Spülventil (22) zum Ablassen von Wasser aus dem Trink- und Brauchwassersystem, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (12) zur Kühlung durch Verdunsten von aus dem Trink- und Brauchwassersystem abgelassenem Wasser angepasst ausgebildet ist.

2. Trink- und Brauchwassersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (12) einen Wärmeübertrager (16) umfasst, der mit einem Kühlmittelkreislauf (18) verbunden ist, der mit einer Verdunstungsvorrichtung (20) kommuniziert, in der das abgelassene Wasser durch Verdunsten Wärme an die Umgebung abgibt.

3. Trink- und Brauchwassersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülventil (22) einer von der Zirkulationsleitung (10) abzweigenden Spülleitung (21) zugeordnet ist und dass der Wärmeübertrager (16) dem Abzweig zu der Spülleitung (21) in Strömungsrichtung nachgelagert ist.

4. Trink- und Brauchwassersystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdunstungsvorrichtung (20) zur Abgabe von verdunstetem Wasser an die Umgebung angeordnet ist, insbesondere im Freien oder in einem Gewächshaus angeordnet ist.

5. Trink- und Brauchwassersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Wassertank (28) zur Zwischenspeicherung von abgelassenem Wasser und eine Pumpe (30), die Wasser aus dem Wassertank (28) in die Verdunstungsvorrichtung (20) pumpt.

6. Trink- und Brauchwassersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf ein Wasser-/Glykol-Gemisch als Kühlmittel führt.

7. Trink- und Brauchwassersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine Umschaltvorrichtung zum Umschalten zwischen einem Sommerkühlmodus, in welchem Kühlmittel durch Verdunsten von abgelassenem Wasser Wärme entzogen wird, und einem Winterkühlmodus, in welchem Kühlmittel durch kalte Außenluft gekühlt wird.

8. Trink- und Brauchwassersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine steuerungsmäßig mit dem Spülventil verbundene Steuerungseinheit mit einem temperaturgeregelten Spülmodus, in welchem eine gemessene Wassertemperatur im Kaltwassersystem als Regelgröße zur Steuerung des Spülventils verwendet wird, und/oder mit einem Spülmengen-gesteuerten Spülmodus, in welchem eine gemessene über das Spülventil aus dem Kaltwassersystem abgelassene Wassermenge als Regelgröße zur Steuerung des Spülventils verwendet wird, und/oder mit einem zeitgesteuerten Spülmodus, in welchem eine bestimmte Zeit oder eine Zeitspanne als Regelgröße zur Steuerung des Spülventils verwendet wird.

Zeichnung