保持混合水系統生物純淨用的程序和設備的製作方法
2023-05-06 22:04:46
專利名稱：保持混合水系統生物純淨用的程序和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及保持混合水系統生物純淨用的設備，該混合水系統包括一條冷水管和一條熱水管，以及一個水開關，以這樣一種方式，使其包括至少一個水壓橋，連接至供應方管子末端，循環設備，加熱和/或冷卻溫度補償器，安裝在水開關的前面。
背景技術：
飲用水系統的生物感染對於供應方和消費方是一個日常的問題。已知保持飲用水系統生物純淨用的化學的、電化學的和物理的程序。使用的程序的保持效果的機理是變化的，因此，代表弱點的供應，沿飲用水管網發展。某些程序，但基本上是化學程序包含一個健康方面的危險，以及在長期運行時對健康具有損害的作用。
供應方首要的興趣是供應合適質量的水。因此，在水流出點-飲用水管網的開始點(在水工廠)-應保證合適的水純度。在接近水工廠的高水流的總(主)管道內這種質量保持無變化。但是隨著距離的增加，在管網內存在損害健康的病原菌的可能性增加。
在用作沿著管網防止生物感染用的化學/電化學程序中使用最廣的是下列的方法。
紫外線消毒本程序的要點是通過一個封閉的容器流動的水(無論是使用的冷水或熱水)暴露在紫外線輻射下，它在正確的強度和持續時間情況下殺滅細菌和其它病原菌。該設備通常安裝在到建築物的連接點處，因此(在正確定尺寸的情況下)，它使得來自公共用途管網不確定純度的水瞬時完成完全純淨。然而，以這種方式，正確質量的水僅在一個單獨點保證，該程序沒有保持效果的機構。因此，這種情況與街道上公共使用的管道相似，這就是隨著至單獨的純淨點距離的增加，病原菌繁殖的條件再次產生。
臭氧消毒考慮到臭氧消毒的本性與紫外線消毒類似，在管網的一個給定點藉助高電壓放電產生臭氧，它被水吸收以及在給定點殺滅水中的病原菌。這種程序具有一個保持效果的能力，但是它不能夠以任何方式覆蓋整個管網，它僅使用於在消毒點之後的一個較短距離的段。此外，該程序具有一個高危險因素由於臭氧的致癌作用，由於副作用產生的對健康的危險是生物「純淨化」段內最高的。
氯化消毒使用最廣泛的水純淨化方法是氯化。在氯化過程中，含有高濃度氯的化合物添加至水工程的一個給定點的水中。隨後水作為載體介質，攜帶化學劑在管道中流動至管網的每一點。然而，要求全部開關在氯化消毒時同時開啟，它本身包含一個大量水的浪費。並且，隨著氯的濃度沿著管網減少，根據管網的尺寸，該過程能夠持續一個長時間，以及該程序應給出一個可靠的結果，儘管開關處在不太有利位置處。為了保證必需的剩餘氯量用於管網的端點處正確接觸時間的消毒，在加入點需要一個顯著的過劑量的加入，然而，這樣除導致管網的一個不適時的腐蝕，還產生致癌的三滷代甲烷化合物。因此除未控制地使用化學劑外，該方法還包括顯著的對健康有損害的作用。
有效的消毒要求被氯的降解曲線限定的最小限制的濃度，以達到必需的濃度量，用於使管網的端點處也可以消毒。然而，由於氯的降解速率-降解曲線的軌跡高度地取決於水的溫度，它在傳統的水供應系統內，在管網的不同點能夠在一個廣泛的範圍內變化，100％的消毒幾乎是永遠無法保證的。如果氯的數量不正確地規定，氯的濃度變得在中間點處太低，在此點之後感染能夠重新開始。
大多數採用的方案對於通過整個管網供給生物純淨水是不適宜的，這種觀點得到下列引用文件的支持，「the medical weekly paper」2001年142期的文章「Orvosi Hetilap」「添加化學微生物殺菌劑到水中僅在冷-熱水循環系統或類似的設備中是可能的。加熱水至超過60℃的效應經常是不滿意的，因為它難以在設備的周邊部分保持此溫度。雖然在試管中紫外線輻射顯著地減少了水中大軍團細菌的數目，但它在管道水中的作用是值得懷疑的，因為在管道內水柱的層厚太高，以及水可能在這裡停留一個太長的時間。慣用的氯劑量不能夠可靠地殺滅細菌軍團。保健學者經常採用加熱和強烈氯化的一個組合消毒，以及此外他們還定期地進行微生物測試。在自來水內發現的以及粘接在管道的表面上的大軍團細菌種類可能比在試管內培養的大軍團細菌種更耐氯化和其它化學劑。」在生物感染的情況下，由於大軍團細菌引起的感染具有最高的危險性。使用於抵抗飲用水系統內大軍團細菌的職業措施-在缺乏正確知識的情況下-僅覆蓋熱水系統，因此是不適當的，它們僅適合於解決部分的任務，以及作為一個結果，它們不能夠保證在混合水系統的正確供應。為了有意地保證一個管網分配沒有死水，消毒是在指定為τD(十進位減少時間)的溫度下進行。通常是藉助施加不恰當的過熱，其企圖是通過加熱過程保持熱水系統為生物純淨。(該Olbrickt十進位減少時間給出在熱水系統中減少細菌總體的菌落潛能至1/10和溫度之間的關係。)在實踐中，使用混合水系統，通過冷水和熱水管網的連接工作。當使用混合水時，一個質量為mHWU[kg]和一個溫度為θHWU的水與一個質量為mcold和一個溫度為θcold的水混合，其中混合水可以由以下關係式限定mmixedθmixed＝mHWU×θHWU+mcold×θcold，因此mmixed=mHWUHWU+mCCmixed]]>如以上所知，混合水是由熱水和冷水組成的。任何一個水供應系統的感染包含對健康的一個危險。
未控制的冷水系統能夠具有死水和不希望的加熱，它能夠引起感染。
當混合的飲用水制出時，混合的瞬間能夠以混合時間τ＝0表示，明顯的是，如果冷水管網被感染，則感染的(混合的)飲用水的消毒不能夠在τmixing＜＜τD，即在一個十進位減少時間τD＝0達到。
該關係式很好地證明，鑑定為生物純淨的熱水，本身不能保證在混合機理的路線中感染的冷水的消毒能夠在τmixing＝0時達到。上述的願望強調，當使用混合水時，不僅熱水需要正確純淨，而且冷水也應如此。在連接冷水和熱水系統的一個系統內，水的溫度應避免一個生物上危險的範圍。應避免的溫度範圍是根據冷水和熱水條件的不同系統決定。這些條件由以上所述的十進位減少時間τD和指定至它的溫度θD給出。
對於冷水系統，鑑定的根據可以是生存程度、複製能力、基於生物汙染活性的感染潛力。該鑑定應適合於危險分析的條件。一個不確定的水壓狀態(例如，死水)和溫度升高導致生存性、複製能力和感染潛力增加的改變。
水系統的使用者具有不同的免疫性水平，因此，調節冷水的溫度能夠作為一個危險性管理的問題處理。較低的冷水溫度通常對使用者具有較低的危險性。本發明提供的程序保證一個如以上所述的水溫度範圍，適合於個人，不僅對於熱水，而且對於冷水也是這樣，並且適合於系統工程裝置保證的水壓穩定。
發明內容
發展本發明的目的是產生一種無感染的混合的飲用水供應，使用一個工作範圍是由溫度條件確定的，該溫度條件指派給流率條件，與外部的水壓作用無關。
本發明的另一目的是產生一對高能橋，發展用於限制該工作範圍的下限值和上限值，藉助輔助設備該工作範圍防止下能量水平和上能量水平之間平衡的產生，該輔助設備基本上從相對側面的能量改變滿足它的能量要求。
本發明的主題是提供設備用於保持混合水系統生物純淨，該混合水系統包括一條冷水管，一條熱水管，以及一個水開關，以這樣一種方式，它包括至少一個水壓橋，連接至供給管末端，循環設備，加熱溫度補償器和/或冷卻溫度補償器，安裝在水開關9的前面。
該設備包括一個雙質量流動穩定水壓橋的系統。該水壓橋實際上包括供應方冷水輸入管末端，供應方冷水輸出管末端，消費方冷水輸出管末端，消費方冷水返回管末端，和/或供應方熱水輸入管末端，供應方熱水輸出管末端，以及消費方熱水輸出管末端，以及消費方熱水返回管末端。
優選地，在消費方一側，水壓橋是連接至循環設備和/或溫度補償器。
循環設備可以是任何已知的方案，例如一個泵。
補償器3，4可以成雙地配置，形成一個高能橋，或者不形成一個高能橋。
優選地，溫度補償器可以是熱泵型的，其中壓縮機工作，工作是根據吸收原理，或工作是根據帕爾帖(Peltier)原理。
優選地，一個檢查閥安裝在循環設備的壓力管內。
本發明的另一個主題是提供一種用於補償不同溫度的水的熱平衡的程序，以這樣一種方式使一個高能橋的元件連接至水管，由這些元件安裝在冷水管內的一個冷卻，安裝在熱水管內的一個加熱，以這樣一個方式它使用由相對側面獲得的能量。
優選地，高能橋的這些元件是在一個雙質量流動穩定水壓橋的系統內工作。
按照本發明的設備和程序，能夠實際上使用於任何水系統，在其中需要保持水溶液，例如，蒸餾水、離子交換水、飲用水、鹽水或其它溶液生物純淨。
本發明藉助附圖來表示，圖1到圖3示出按照本發明的設備和程序的流程示意圖。
藉助安裝冷水水壓橋1和熱水水壓橋2，如圖1，2和3所示，提供混合水供應的冷水和熱水供應系統能夠分為一個供應方系統和一個消費方系統，組成水壓獨立的管路。由一對水壓橋組成的系統用於保證消費方管網的水壓穩定性，該系統不存在死水，從工作的、法定的和正規的調節觀點看，它能夠稱為水供給的系統工程界面，分為一個消費方系統和一個供應方系統。水壓橋是安裝在供應方系統和消費方系統的界面處的設備，水壓橋包括系統的供應方冷水輸入管末端1III，供應方冷水輸出管末端1IV，供應方熱水輸入管末端2III，供應方熱水輸出管末端2IV，以及消費方冷水輸出管末端1I，消費方熱水輸出管末端2I，消費方冷水返回管末端1II，以及消費方系統的熱水返回管末端2II，以這樣一種方式，這裡在冷水壓橋1的各點之間實際上不存在壓力差，這就是ΔP1I-1II＝ΔP1I-1III＝ΔP1I-1IV＝ΔP1III-1IV＝ΔP1II-1III-ΔPII-1IV＝0以及這裡在熱水水壓橋2的各點之間不存在壓力差，這就是ΔP2I-2II＝ΔP2I-2III＝ΔP2I-2IV-ΔP2III-2IV＝ΔPII-2III＝ΔP2II-2IV＝0使用雙水壓橋的一個系統保證了程序和設備與安裝地點和性能無關，保持一個水壓狀態僅適用於消費方系統(冷水和熱水)。(在此情況下Poutflow＝恆定)。
水壓管路1I，5，3，1II示出一個水壓穩定的消費方冷水系統，而水壓管路2I，6，4，2II示出一個水壓穩定的消費方熱水系統。
混合水供應的開始條件是一對水壓橋，作為其一個結果，來自冷水管7的冷水和來自熱水管8的熱水作為混合水達到消費方的水開關9處。
供應方系統的連接藉助管子末端1III，1IV(冷水)和2III，2IV(熱水)保證。該水壓橋經常具有至少四個連接點，兩個點用於供應方連接，兩個點用於消費方連接。消費方具有一個獨立的泵設在每個水壓橋的後面，它們在圖中作為管路的冷水泵5和熱水泵6示出。
水泵5，6提供水壓保證，它就是對於供應方和消費方系統的消費方管路沒有死水，與水壓橋1，2無關。
因此，混合水供應的冷水和熱水側面連接具有一個水壓保證，這就是能夠在兩側保證沒有死水。之後，在冷水和熱水側面提供溫度保證。不同高能勢差的冷水和熱水管網在一個高能平衡過程中協作，達到環境溫度θambient。
在使用一個高能橋實施的解決方案中，溫度補償元件3，4可以是該高能橋的元件。在沒有高能橋實施的解決方案中，加熱和冷卻元件都是由外部能源供給(例如，一個90/70℃熱水管網和一個7/12℃冷水管網)。它們有意地用於防止這樣的高能平衡。
作為對供應方系統的一個要求，冷水1III，1IV，和熱水2III，2IV側連接保證沒有死水和保證正確的工作溫度。
在冷水1I，1II和熱水2I，2II連接點處，使用於保持水系統生物純淨的這對水壓橋使用條件ΔP＝0，藉助元件(藉助水壓橋)提供水壓的和溫度的保證。
該溫度保證應藉助冷卻溫度補償器3和加熱溫度補償器4提供。
溫度補償元件的性能是取決於連接管網的幾何條件、管網內的主導的溫度、環境溫度和系統內使用的絕熱質量。
溫度補償能夠由獨立的加熱-冷卻能量供給系統提供-如圖3所示，-或者藉助作為一個高能橋實施的輔助設備提供。有許多不同的技術方法用於高能橋的工作。圖1示出一個壓縮機2作的高能橋，而圖2示出使用Peltier原理實現的一種形式。在一臺壓縮機工作的高能橋內，已知的熱泵高能過程產生時帶有一個特點，這就是過程的兩側(冷凝器，蒸發器)具有一個有效的高能功能，加熱-冷卻溫度補償的功能。
按照本發明的程序通過下列的實施的實例表達，該實例也示出本系統工作的一個優選形式。
設置一個高能橋的一個混合水系統的環境溫度為25℃。冷水輸入溫度為16℃，熱水輸入溫度為60℃。在此種情況下，冷水傾向於加熱至環境溫度，而熱水傾向於冷卻降溫。藉助插入帶有一個在兩水側中的初次側的高能橋防止二次水側的熱平衡。該高能橋具有兩個溫度補償器，一個用於冷卻，另一個用於加熱。溫度補償器，例如可以是一臺熱泵。在使用壓縮機工作熱泵的原理時，冷凝器加熱，蒸發器冷卻。因此，在兩側的能量具有一個可使用的工作功能，因為來自高能平衡導致的能量是「再交換的」。「再交換」意味來自熱水管網的不希望的冷卻降溫導致的冷能量使用於冷水側面的再冷卻，以及來自冷水側無用的加熱導致的熱能量使用於熱水側的再加熱。從而使一個能量上更有利的解決方案實現。按照本發明的新程序是在工作的過程中實現，探索和使用該能量相互作用，因為要求的高能狀態能夠藉助幾乎僅供應輔助設備的工作所需的能量而保持。圖1和2示出該程序的設備關係形式圖。本專業技術人員可以理解，其它的實現形式是可能的，例如，使用其它的熱泵，它們仍屬於本發明的權利要求保護的範圍。
按照本發明的解決方案的優點如下它能夠可靠地使用於-避免冷和熱飲用水系統生物損害健康的範圍；-限定飲用水系統的供應方和消費方側面邊界；-限定飲用水供應的法定的邊界；-限定飲用水系統的正式的邊界；-節約能量。
權利要求
1.一種保持混合水系統生物純淨用的設備，該混合水系統包括一條冷水管和一條熱水管，以及一個水開關，其中該設備包括至少一個液壓橋(1和/或2)，連接至供應方管子末端、循環設備(5和/或6)、冷卻溫度補償器(3)和/或加熱溫度補償器(4)，安裝在水開關(9)的前面。
2.按照權利要求1的設備，其特徵在於，該設備包括一個雙質量流動穩定的水壓橋(1，2)。
3.按照權利要求1的設備，其特徵在於，該水壓橋(1和/或2)包括供應方冷水輸入管末端(1III)，供應方冷水輸出管末端(1IV)，消費方冷水輸出管末端(1I)，消費方冷水返回管末端(1II)，和/或供應方熱水輸入管末端(2III)，供應方熱水輸出管末端(2IV)，以及消費方熱水輸出管末端(2I)和消費方熱水返回管末端(2II)。
4.按照權利要求1的設備，其特徵在於，在消費方一側，水壓橋(1，2)是連接至循環設備(5，6)和/或一個溫度補償器(3，4)。
5.按照權利要求1至4中任何一項的設備，其特徵在於，所述的溫度補償器(3，4)是成雙的。
6.按照權利要求5的設備，其特徵在於，所述的溫度補償器(3，4)形成一個高能橋。
7.按照權利要求5的設備，其特徵在於，所述的溫度補償器(3，4)是能量上彼此獨立的，不形成一個高能橋。
8.按照權利要求5至7中任何一項的設備，其特徵在於，所述的溫度補償器是熱泵型的。
9.按照權利要求8的設備，其特徵在於，所述的熱泵是壓縮機工作的，其工作是根據吸收原理，或者工作是根據帕爾帖原理。
10.按照權利要求1至9中任何一項的設備，其特徵在於，一個檢查閥安裝在循環設備(5，6)的壓力管內。
11.一種用於不同溫度的水的熱平衡的補償的程序，其中一個高能橋的元件，連接至水管，這些元件中插入冷水管中的一個冷卻，插入熱水管中的一個加熱，以這樣一種方式使能夠使用由相對的側獲得的能量。
12.按照權利要求11的程序，其特徵在於，該高能橋的元件是在一個雙質量流動穩定的水壓橋系統內工作的。
全文摘要
本發明的主題是提供保持混合水系統生物純淨用的設備。該混合水系統包括一條冷水管和一條熱水管，以及一個水開關，以這樣一種方式，該設備包括至少一個水壓橋(1和/或2)，連接至供應方管子末端，循環設備(5和/或6)，冷卻溫度補償器(3)和/或加熱溫度補償器(4)，安裝在水開關(9)的前面。本發明的另一主題是提供用於不同溫度的水的熱平衡的補償的程序，以這樣一種方式，使一個高能橋的元件連接至水管，這些元件中插入冷水管中的一個冷卻，插入熱水管中的一個加熱，以這樣的一種方式使能夠使用由相對的側獲得的能量。優選地，該高能橋元件是在一個雙質量流動穩定的水壓橋系統內工作。
文檔編號C02F1/02GK1911818SQ200510089458
公開日2007年2月14日 申請日期2005年8月11日 優先權日2005年8月11日
發明者山多爾奈·西拉吉 申請人:山多爾奈·西拉吉