AT503732B1 - WATER TREATMENT PLANT FOR A SWIMMING POOL - Google Patents
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Description
österreichisches Patentamt AT503 732 B1 2009-10-15Austrian Patent Office AT503 732 B1 2009-10-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Wasseraufbereitungsanlage für Schwimmbecken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.Description: [0001] The invention relates to a water treatment plant for swimming pools according to the preamble of claim 1.
[0002] Gattungsgemäße Wasseraufbereitungsanlagen werden insbesondere in öffentlichen Badeanstalten benötigt, um die durch die Besucher eingetragenen Verschmutzungen aus dem Badewasser zu entfernen. Üblicherweise wird das Wasser dazu in einem Kreislauf durch das Schwimmbecken und zumindest eine Reinigungseinrichtung, beispielsweise einen Filter, zirkulierend umgepumpt. Stehen die Wasseraufbereitungsanlage oder Teile davon oberhalb des Wasserspiegels, so entsteht beim Abschalten der Anlage ein Unterdrück. Dieser Unterdrück kann die Kessel oder andere Teile der Anlage schädigen, weshalb selbsttätige Be- und Entlüfter installiert sein müssen.Generic water treatment plants are needed in particular in public baths to remove the registered by the visitors contaminants from the bath water. Usually, the water is pumped to circulating through the pool and at least one cleaning device, such as a filter, circulating. If the water treatment plant or parts of it are above the water level, a negative pressure is created when the system is switched off. This suppression can damage the boiler or other parts of the system, which is why automatic ventilators must be installed.
[0003] Zum Verhindern des Leerlaufens der Kessel oder von Teilen der Anlage werden meist nach den Hochpunkten Schleifen über die maximale Höhe des Hochpunktes angebracht, die ein Leerlaufen verhindern. Auch diese Schleifen sind zur Vermeidung von Hebereffekten mit selbsttätigen Be-und Entlüftungsorganen ausgestattet.To prevent the idling of the boiler or parts of the system loops are usually mounted after the high points on the maximum height of the high point, which prevent idling. These loops are also equipped with automatic ventilation to avoid lifting effects.
[0004] Aus der Belüftung des Wasserkreislaufs folgt, dass beim Wiederanfahren der Wasseraufbereitungsanlage durch Einschalten der Umwälzpumpen die in den Zirkulationsleitungen enthaltene Luft wieder verdrängt werden muss. Mit anderen Worten muss die Zirkulationsleitung wieder entlüftet werden. Dieses Entlüften der Leitungen ist jedoch nur dann möglich, wenn ein ausreichend hoher Strömungswiderstand in den Leitungen gegeben ist. Ist der Strömungswiderstand dagegen zu niedrig, ist ein Verdrängen der Luft aus den Leitungen auch bei hoher zur Verfügung stehender Pumpleistung nicht möglich, da sich der zum Entlüften der Leitungen erforderliche Gegendruck nicht aufbaut. Es ist deshalb üblich, dass die Filtratseite einer höher stehenden Filteranlage hinter einer eventuell vorhandenen Schleife eingedrosselt wird, um das Entlüften der Leitung beim Wiederanfahren der Umwälzpumpen zu ermöglichen.From the aeration of the water cycle follows that when restarting the water treatment plant by switching on the circulating pumps, the air contained in the circulation lines must be displaced again. In other words, the circulation line must be vented again. However, this venting of the lines is only possible if a sufficiently high flow resistance is given in the lines. On the other hand, if the flow resistance is too low, it is not possible to displace the air out of the lines even if the pumping power available is high, since the backpressure required for venting the lines does not build up. It is therefore common that the Filtratseite a higher-standing filter system is throttled behind a possibly existing loop to allow the venting of the line when restarting the circulation pumps.
[0005] Nachteilig an dieser Art der Auslegung ist es jedoch, dass der hohe Strömungswiderstand in den Zirkulationsleitungen auch im Normalbetrieb nach dem vollständigen Entlüften der Leitung dauerhaft überwunden werden muss. Dazu ist ein erheblicher Anteil der Pumpleistung erforderlich, so dass im Ergebnis ein hoher Anteil der Energiekosten unnötig vergeudet wird.A disadvantage of this type of design, however, is that the high flow resistance in the circulation lines must be overcome permanently in normal operation after the complete venting of the line. For this purpose, a significant proportion of the pump power is required, so that the result is a high proportion of energy costs wasted unnecessarily.
[0006] Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Wasseraufbereitungsanlage für Schwimmbecken vorzuschlagen, mit der die zum Betrieb erforderliche Pumpenergie minimiert werden kann. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Wasseraufbereitungsanlage bei effektivem Einsatz der Pumpenergie vorzuschlagen.Based on this prior art, it is therefore an object of the present invention to propose a new water treatment system for swimming pools, with which the pump energy required for operation can be minimized. It is another object of the present invention to propose a method for operating such a water treatment plant with effective use of the pump energy.
[0007] Diese Aufgabe wird durch eine Wasseraufbereitungsanlage und ein Verfahren zum Betrieb einer Wasseraufbereitungsanlage nach der Lehre der Hauptansprüche gelöst.This object is achieved by a water treatment plant and a method for operating a water treatment plant according to the teaching of the main claims.
[0008] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
[0009] Die erfindungsgemäße Wasseraufbereitungsanlage beruht auf dem Grundgedanken, dass in der Zirkulationsleitung an einer Stelle ein Drosselelement, beispielsweise eine verstellbare Stellklappe, vorgesehen ist. Durch Verstellung des Drosselelements kann der Strömungswiderstand in der Zirkulationsleitung, der dem zirkulierenden Wasser entgegenwirkt, verändert werden. Im Ergebnis ist es dadurch möglich, dass abhängig vom jeweiligen Betriebszustand der Wasseraufbereitungsanlage der Strömungswiderstand in der Zirkulationsleitung verändert wird. Beim Anfahren der Wasseraufbereitungsanlage wird zum Entlüften der Zirkulationsleitung ein hoher Strömungswiderstand mit dem Drosselelement eingestellt, um durch Anpumpen des Wassers gegen diesen hohen Strömungswiderstand die in der Leitung befindliche Luft zu verdrängen. Weiterhin besteht durch die Verstellbarkeit des Drosselelements die Möglichkeit, dass nach der Entlüftung der Zirkulationsleitung der Strömungswiderstand des Drosselelements verringert bzw. vollständig eliminiert wird. Damit braucht im Dauerbetrieb der Wasseraufbereitungsanlage, bei dem das Wasser in der Leitung zirkulierend umgepumpt wird, nicht mehr 1/8 österreichisches Patentamt AT503 732B1 2009-10-15 gegen einen unnötig hohen Strömungswiderstand im Drosselelement angepumpt werden. Im Dauerbetrieb der Wasseraufbereitungsanlage kann somit der erforderliche Pumpenergieeinsatz minimiert werden.The water treatment plant according to the invention is based on the idea that in the circulation line at one point, a throttle element, for example an adjustable flap, is provided. By adjusting the throttle element, the flow resistance in the circulation line, which counteracts the circulating water, can be changed. As a result, it is possible that, depending on the respective operating state of the water treatment plant, the flow resistance in the circulation line is changed. When starting up the water treatment system for venting the circulation line, a high flow resistance is set with the throttle element to displace by pumping the water against this high flow resistance located in the air line. Furthermore, by the adjustability of the throttle element the possibility that after venting the circulation line of the flow resistance of the throttle element is reduced or completely eliminated. Thus, in continuous operation of the water treatment plant, in which the water in the line is pumped circulating, no longer needs to be pumped against an unnecessarily high flow resistance in the throttle element. In continuous operation of the water treatment plant thus the required pump energy use can be minimized.
[0010] Auf welche Weise das Drosselelement verstellt wird, ist grundsätzlich beliebig. Beispielsweise ist es denkbar, dass das Drosselelement von Hand durch das Bedienpersonal verstellt wird, um beispielsweise beim Anfahren der Anlage einen hohen Strömungswiderstand und im Dauerbetrieb nach vollständiger Entlüftung der Leitung einen niedrigen Strömungswiderstand einzustellen. Um den Bedienungsaufwand zur Bedienung des Drosselelements zu minimieren, ist es jedoch besonders vorteilhaft, wenn das Drosselelement ferngesteuert betätigt werden kann. Auf diese Weise kann das Drosselelement vom Bedienpersonal oder von einer geeigneten Steuer- bzw. Regeleinrichtung ferngesteuert auf den jeweils notwendigen Strömungswiderstand eingestellt werden.In what way the throttle element is adjusted, is basically arbitrary. For example, it is conceivable that the throttle element is manually adjusted by the operator to set a high flow resistance, for example, when starting the system and in continuous operation after complete venting of the line a low flow resistance. In order to minimize the operating effort to operate the throttle element, however, it is particularly advantageous if the throttle element can be operated remotely. In this way, the throttle element can be remotely controlled by the operator or by a suitable control or regulating device to the respectively necessary flow resistance.
[0011] Wie weiter oben kurz dargestellt, dient die Verstellung des Drosselelements primär der Einstellung des jeweils optimierten Strömungswiderstandes zum Entlüften der Zirkulationsleitung bzw. zur Reduktion des Strömungswiderstandes nach vollständiger Entlüftung der Zirkulationsleitung. Dabei ist es beispielsweise denkbar, dass das Drosselelement zeitgesteuert betätigt wird und beispielsweise nach dem Wiederanfahren der Umwälzpumpe für eine bestimmte vorgegebene Zeitspanne ein hoher Strömungswiderstand eingestellt wird und danach ein entsprechend niedriger Strömungswiderstand gewählt wird. Ein weiter optimierter Einsatz der Pumpleistung ist jedoch dadurch möglich, dass im belüftbaren Teil der Wasseraufbereitungsanlage ein Sensor, beispielsweise ein Füllstandssensor, vorgesehen ist, mit dem der Wasserfüllstand des belüftbaren Teils der Wasseraufbereitungsanlage messbar ist. Bevorzugt sollte dieser Sensor im höchsten Bereich des belüftbaren Teils der Wasseraufbereitungsanlage angeordnet sein, so dass durch Auswertung der Messsignale des Sensors feststellbar ist, ob die Anlage vollständig entlüftet ist.As briefly shown above, the adjustment of the throttle element is primarily the setting of each optimized flow resistance for venting the circulation line or to reduce the flow resistance after complete venting of the circulation line. It is conceivable, for example, that the throttle element is actuated in a time-controlled manner and, for example, after restarting the circulation pump, a high flow resistance is set for a certain predetermined period of time and then a correspondingly low flow resistance is selected. However, a further optimized use of the pumping power is possible in that a sensor, for example a filling level sensor, is provided in the ventilatable part of the water treatment plant, with which the water level of the ventilatable part of the water treatment plant can be measured. Preferably, this sensor should be located in the highest region of the ventilatable part of the water treatment plant, so that it can be determined by evaluating the measurement signals of the sensor, whether the system is completely vented.
[0012] Besonders geeignet zur Erfüllung dieser Funktion sind sogenannte Schwingungssensoren, die ein Schwingungssignal abgeben und die Weiterleitung dieses Schwingungssignals im umgebenden Medium messen. Da Wasser und Luft Schwingungen in unterschiedlicher Weise übertragen, kann aus diesen Messsignalen abgeleitet werden, ob Wasser oder Luft in der Leitung befindlich ist.Particularly suitable for fulfilling this function are so-called vibration sensors which emit an oscillation signal and measure the transmission of this oscillation signal in the surrounding medium. Since water and air transmit vibrations in different ways, it can be deduced from these measurement signals whether there is water or air in the pipe.
[0013] Durch Übertragung des Messsignals des Sensors an eine Steuer- oder Regeleinrichtung kann der Füllstand des belüftbaren Teils der Anlage überwacht und zur Ansteuerung des Drosselelements genutzt werden. Solange sich noch Luft in der Anlage befindet, wird das Drosselelement von der Steuer- oder Regeleinrichtung derart eingestellt, dass ein ausreichend hoher Strömungswiderstand vorhanden ist, um die Leitung weiter zu entlüften. Sobald am Sensor Luftfreiheit detektiert und damit eine ausreichende Entlüftung der Anlage angezeigt wird, kann die Steuer oder Regeleinrichtung durch Betätigung des Drosselelements den Strömungswiderstand zurücknehmen oder die Pumpleistung der Umwälzpumpe kann reduziert werden, so dass im Dauerbetrieb keine unnötige Pumpleistung zur Überwindung des Strömungswiderstands am Drosselelement vergeudet wird.By transmitting the measurement signal of the sensor to a control or regulating device, the level of the ventilatable part of the system can be monitored and used to control the throttle element. As long as there is still air in the system, the throttle element is adjusted by the control or regulating device such that a sufficiently high flow resistance is present in order to further vent the line. Once the sensor air freedom detected and thus adequate ventilation of the system is displayed, the control or regulating device by pressing the throttle element can reduce the flow resistance or the pump power of the circulation pump can be reduced so that wasted in continuous operation no unnecessary pump power to overcome the flow resistance at the throttle element becomes.
[0014] Bei modernen Wasseraufbereitungsanlagen sind Umwälzpumpen mit relativ hohen Pumpleistungen vorhanden, die bei Einstellung eines entsprechend hohen Strömungswiderstands in der Zirkulationsleitung ein sehr schnelles Entlüften des belüftbaren Teils der Zirkulationsleitung ermöglichen. Die schnelle Entlüftung ist dabei durchaus erwünscht. Allerdings kann es durch eine zu schnelle Entlüftung des belüftbaren Teils der Leitung auch zu Problemen kommen, da durch das schlagartige Verdrängen der in der Leitung befindlichen Luft Schäden an der Anlage auftreten können. Zur Lösung dieses Problems wird vorgeschlagen, im belüftbaren Teil der Wasseraufbereitungsanlage zusätzlich einen Drucksensor vorzusehen, mit dem der Luftdruck messbar ist. Durch Übertragung dieses Messsignals des Druckmessers im belüftbaren Teil der Wasseraufbereitungsanlage kann der Druck durch die Steuer- oder Regeleinrichtung überwacht werden. Steigt der Druck im belüftbaren Teil der Leitung unzulässig hoch an, wird die Pumpleistung der Umwälzpumpe in Abhängigkeit des Messsignals reduziert, so dass 2/8 österreichisches Patentamt AT503 732B1 2009-10-15 der Druck dementsprechend auf ein tolerierbares Maß begrenzt wird.In modern water treatment plants circulating pumps with relatively high pump powers are available, which allow for setting a correspondingly high flow resistance in the circulation line a very fast venting of the ventilatable part of the circulation line. The fast venting is quite desirable. However, too fast a venting of the ventilatable part of the line can also lead to problems, since the abrupt displacement of the air in the line can cause damage to the system. To solve this problem, it is proposed to additionally provide in the ventilatable part of the water treatment plant a pressure sensor with which the air pressure can be measured. By transmitting this measurement signal of the pressure gauge in the ventilatable part of the water treatment plant, the pressure can be monitored by the control or regulating device. If the pressure in the ventilatable part of the line rises unacceptably high, the pumping capacity of the circulating pump is reduced as a function of the measuring signal, so that the pressure is correspondingly limited to a tolerable level.
[0015] An welcher Stelle der Wasseraufbereitungsanlage die Belüftungselemente angeordnet sind, ist grundsätzlich beliebig. Bevorzugt sollten Belüftungselemente an der Reinigungseinrichtung, beispielsweise einem Sandfilter, und/oder an einem Fallleitungsabschnitt, der einem Steigleitungsabschnitt (sog. Reinwasserschleife) nachgeordnet ist, vorgesehen sein. Mit der Kombination solcher Fallleitungsabschnitte und Steigleitungsabschnitte kann die vollständige Wasserbefüllung der Zirkulationsleitung bzw. der Reinigungseinrichtung gewährleistet werden.At which point of the water treatment system, the ventilation elements are arranged, is basically arbitrary. Ventilation elements should preferably be provided on the cleaning device, for example a sand filter, and / or on a downflow section, which is arranged downstream of a riser section (so-called pure water loop). With the combination of such downpipe sections and riser sections, the complete water filling of the circulation line or the cleaning device can be ensured.
[0016] Die erfindungsgemäße Wasseraufbereitungsanlage ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Höhenniveau der Reinigungseinrichtung der Wasseraufbereitungsanlage oder von Teilen davon höher als der höchste Punkt des Schwimmbeckens liegt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der als Reinigungseinrichtung verwendete Filter auf der gleichen Ebene angeordnet wird wie das Schwimmbecken selbst. Durch diese Art der Anordnung können in erheblichem Maß Baukosten eingespart werden, da ein unterfluriges Anordnen von Anlagenkomponenten mit erheblichen Baumaßnahmen einhergeht.The water treatment plant according to the invention is particularly advantageous if the height level of the cleaning device of the water treatment plant or parts thereof is higher than the highest point of the swimming pool. This is for example the case when the filter used as a cleaning device is arranged on the same level as the swimming pool itself. By this type of arrangement, construction costs can be saved to a considerable extent, since an underfloor arrangement of plant components is associated with significant construction measures.
[0017] Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert.An embodiment of the invention is shown schematically in the drawings and is explained below by way of example.
[0018] Es zeigen: [0019] Fig. 1 das Leitungsschema einer erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlage in schematisierter Ansicht; [0020] Fig. 2 einen Teilausschnitt des Leitungsschemas gemäß Fig. 1 in vergrößerter Ansicht.In the drawings: Fig. 1 shows the piping diagram of a water treatment plant according to the invention in a schematic view; Fig. 2 is a partial section of the line diagram of FIG. 1 in an enlarged view.
[0021] In Fig. 1 ist das Leitungsschema einer Wasseraufbereitungsanlage 01 schematisch dargestellt. Die verschiedenen Abschnitte der Zirkulationsleitung sind dabei durch durchgezogene Linien angedeutet. Die elektrischen Verbindungsleitungen zwischen verschiedenen Funktionselementen der Wasseraufbereitungsanlage 01 sind strichliniert angedeutet.In Fig. 1 the wiring diagram of a water treatment plant 01 is shown schematically. The various sections of the circulation line are indicated by solid lines. The electrical connection lines between different functional elements of the water treatment plant 01 are indicated by dashed lines.
[0022] Die Wasseraufbereitungsanlage 01 dient der Wasseraufbereitung eines in einem Schwimmbecken 02 befindlichen Wassers 03. Das am Rand des Schwimmbeckens 03 übertretende Wasser wird in Überlaufrinnen 04 gesammelt und gelangt von dort in ein Überlaufbecken 05. Aus dem Überlaufbecken 05 wird das Wasser 03 mittels Umwälzpumpen 06 und 07 abgezogen und durch eine Zuleitung 20 in eine Reinigungseinrichtung 08, die beispielsweise in der Art eines Sandfilters ausgebildet sein kann, eingepumpt. Die Wasseraufbereitungsanlage oder Teile davon, wie z. B. die Reinigungseinrichtung 08, befindet sich dabei oberhalb oder auch nur teilweise oberhalb einer Höhenebene 21, die durch den oberen Rand des Schwimmbeckens 02 definiert wird, so dass eine unterflurige Anordnung der Reinigungseinrichtung 08 vermieden wird.The water treatment plant 01 is used for the treatment of water in a swimming pool 02 located 03. The water at the edge of the pool 03 is collected in overflow troughs 04 and passes from there into an overflow basin 05. From the overflow basin 05, the water 03 by means of circulating pumps Withdrawn 06 and 07 and pumped through a supply line 20 in a cleaning device 08, which may be formed, for example, in the manner of a sand filter. The water treatment plant or parts thereof, such. As the cleaning device 08, is located above or only partially above a height level 21, which is defined by the upper edge of the swimming pool 02, so that an underfloor arrangement of the cleaning device 08 is avoided.
[0023] An die Reinigungseinrichtung 08 schließt sich beispielsweise ein Steigleitungsabschnitt 09 an, dessen oberes Ende oberhalb des obersten Punktes der Reinigungseinrichtung 08 liegt, so dass durch den Steigleitungsabschnitt 09 eine vollständige Wasserfüllung der Reinigungseinrichtung 08 gewährleistet wird. An den Steigleitungsabschnitt 09 schließt sich wiederum ein Fallleitungsabschnitt 10 an, der auch direkt auf die Wasseraufbereitungsanlage folgen kann und durch den das Wasser vermittelt über eine Rückleitung 11 zurück in das Schwimmbecken 02 gepumpt wird.To the cleaning device 08 includes, for example, a riser section 09, the upper end is above the uppermost point of the cleaning device 08, so that a complete water filling of the cleaning device 08 is ensured by the riser section 09. The downcomer section 09 is in turn followed by a downcomer section 10 which can also directly follow the water treatment system and through which the water is pumped back into the pool 02 via a return line 11.
[0024] Im Normalbetrieb der Wasseraufbereitungsanlage 01 sind alle Leitungen 09, 10, 11 und 20 und die Reinigungseinrichtung 08 vollständig mit Wasser gefüllt, wobei das Wasser durch Antrieb der Umwälzpumpen 06 und 07 durch das Schwimmbecken 02, das Überlaufbecken 05 und die Reinigungseinrichtung 08 zirkuliert. Sobald die Umwälzpumpen 06 und 07 abgeschaltet werden, werden die oberhalb des Niveaus der Höhenebene 21 gelegenen Teile der Wasseraufbereitungsanlage 01 belüftet. Dazu sind am obersten Punkt der Reinigungseinrichtung 08 und am Übergang 12 zwischen Steigleitungsabschnitt 09 und Fallleitungsabschnitt 10 Belüftungsrohre 13 und 14 vorgesehen. In den Belüftungsrohren 13 und 14 sind jeweils Belüftungskiappen 15 eingebaut, mit denen die Belüftungsrohre 13 bzw. 14 geöffnet bzw. verschlos- 3/8In normal operation of the water treatment plant 01 all lines 09, 10, 11 and 20 and the cleaning device 08 are completely filled with water, the water by driving the circulation pumps 06 and 07 through the pool 02, the overflow basin 05 and the cleaning device 08 circulates , As soon as the circulation pumps 06 and 07 are switched off, the parts of the water treatment plant 01 located above the level of the height level 21 are ventilated. For this purpose, ventilation pipes 13 and 14 are provided at the uppermost point of the cleaning device 08 and at the transition 12 between riser section 09 and downcomer section 10. In the ventilation tubes 13 and 14 each ventilation flaps 15 are installed, with which the ventilation tubes 13 and 14 are opened or verschlos- 3/8
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