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Das
heutige Warm- und Kaltwasserversorgungssystems besteht aus einem
zweisträngigem
Rohrleitungssystem welches in einem Strang (Rohr) Warm- und im anderen
Strang Kaltwasser zur Entnahme bzw. zum Verbraucher führen. Die
Mischung sowie die Mengendosierung erfolgt direkt bei der Entnahme.
Durch den meist vorgegeben niedrigen Druck und den oft langen Verbindungswegen
sind große
Rohrquerschnitte notwendig, welche entsprechend viel Wasservolumen
beinhalten. Da dies auch für
die Warmwasserversorgung gilt ergeben sich entsprechende Wärmeverluste.
Bei Anlagen ohne Rezirkulation treten entsprechende Wartezeiten
auf bis die gewünschte
Temperatur erreicht wir trotz lokalen Reglern.
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Auch
werden dem Verbraucher direkt lokale Zwischenspeicher, meist drucklose
oder mit geringer geodätischer
Höhe, vorgeschaltet
um eine vorgegeben Menge gezielt abzugeben (WC-Spülung).
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wasserverteilsystem zu
schaffen, das unnötige
Wärme- bzw.
Energieverlusten vermeidet.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Wasserverteilsystem mit den im Patentanspruch
1 aufgeführten
Merkmalen gelöst.
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Zentral
nahe der Wärmequelle
sind Kalt- und Warmwasserabsperrorgane anordnet. Über eine
gemeinsame, kurze Schiene werden versorgte Absperr- und Regelorgane
geregelt und so gesteuerte Wasserverteilsystem weist wenig bis keine
Wärmeverlusten
auf.
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Mit
dieser Erfindung, einer gemeinsamen kompakten und zentral angeordneten
Verteileinheit mit elektromechanischen Eigenmedium oder Fremdmedium
betriebenen Steuer- und Regelventilen wird eine direkte Versorgung
von der Warmwasseraufbereitung ohne Wärmeverluste erreicht. Die lokale
Bedienungseinheit hat entsprechende Steuer- bzw. Basisfunktionen wie:
Auto-Start/-Stopp
Programm, Freischaltung, Stopp, wärmer, kälter, mehr oder weniger etc.,
werden über
Funk- oder Schwachstromsignale zur Logikeinheit bzw. über eine
Schnittstelle zu einem Zentralcomputer übertragen. Dies ermöglicht einen
manuellen und/oder den vollautomatischen Betrieb. Eine Vielzahl
von zusätzlichen Schutz-
und Komfortfunktionen sind durch die elektronische Kontrolle möglich.
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Eine
Einzelversorgung reduziert von der zentralen Überdruck-Versorgungsschiene
zum Verbraucher durch ein Einrohrsystem mit kleinstmöglichem
Durchmesser die Volumina und den damit verbundenen Wasser- sowie
Energieverlusten.
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Über einen
Computer wird eine gesteuerte und kontrollierte Wasserabgabe mit
variablen und festen Vorgaben und ein vollautomatisches Dosiersystem
erreicht.
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Mit
dieser Erfindung, einem Wasserverteilsystem von einer gemeinsamen
und zentral angeordneten Verteilschiene direkt zum Verbraucher,
wird erreicht, dass die im Einzelrohr, mit kleinstmöglichem
Durchmesser, befindliche Wassermenge gering ist und Wartezeiten
bis das temperierte Wasser entnommen werden kann kurz sind, dass
die Wassermenge ein Bruchteil der herkömmlichen Systeme ist und dass
somit geringe bis kleinste Verluste zu verzeichnen sind.
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Ein
zusätzlicher
Effekt ist, dass sich der Druck über
den beim Verbraucher befindliche Diffuser- und Auslaufschutzventil
abbauen kann. Das Einrohrsystem ist nach dem Schließen der
Ventile drucklos, eine Undichtigkeit im Ruhezustand ist nicht möglich. Eventuelle
Leckagen können
beim Öffnen
der Regelventile nur an der zentralen Verteilschiene auftreten und
sind somit leicht zu überwachen.
Eine entsprechende Überwachung
und Meldung über
die zentrale Logik-Einheit ist Rechnung getragen.
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Das
Wasserverteilsystem hat eine computergesteuerte Dosierung.
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Auf
den Anwendungsfall zugeschnitten wird über die Logikeinheit oder einen
Zentralcomputer, programmierbare, gesteuerte und kontrollierte Wasserabgabe
mit variablen und festen Vorgabewerten eine vollautomatische und
optimierte Dosierung erreicht.
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Mit
dieser Erfindung, einer frei programmierbaren Anwenderdefinition
wird der Wasserverbrauch auf ein Minimum reduziert. Nachlaufzeiten,
Mengendosierung, Temperaturvoreinstellungen (z.B. 30°C für die Dusche,
45°C für die Küche, Y2
Menge, doppelte Menge, etc.) entsprechen einem Vorgabewert.
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Über lokale
Bedienungseinheit lassen sich persönliche Anpassungen wie:
Start,
Freischaltung, Stopp, wärmer,
kälter,
mehr oder weniger etc. manuell korrigieren.
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Eine
Vielzahl von zusätzlichen
Schutz- und Komfort-Funktionen ist durch die elektronische Kontrolle möglich. Varianten
wie:
Fernabfrage, Fernüberwachung,
Fernbedienung, Zentralverriegelung, individuelle Verbrauchsmessung
und Auswertung, Undichtheitsüberwachung,
automatische Zusatzdosierung etc., sind somit gegeben.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand der 1 erläutert
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Aufbau des Systems und
dessen Baugruppen
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Das
gesamte System kann in verschiedene Baugruppen/Teilabschnitte unterteilt
werden.
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Baugruppe A
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Der
zentrale Wasseranschluss mit Wärmequelle
und Wasserwärmung
und der eventuell notwenigen Druckhaltung, bestehend aus:
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Baugruppe B
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Die
gemeinsame Anspeisung direkt bei der Wärmequelle mit direkter Rezirkulation,
in der Automobilbau auch "Common
Rail" System genannt,
bestehend aus:
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Baugruppe C
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Die
zentrale Kontroll-/Regelstation mit Mess- und Logikeinheit, pro
Verbraucher, bestehend aus:
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Baugruppe D
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Der
lokale Teil welcher direkt beim Verbraucher angebracht ist, bestehend
aus:
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Baugruppe E
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Zentrale
Computersteuerung über
Datennetz, bestehend aus:
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Funktionsbeschreibung
des Gesamtsystems und dessen Einzelfunktionen
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Generelles
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Das
gesamte System ist ein elektronisch kontrolliertes Verteil-, Regel-
und Dosiersystem welches verschiedene Funktionen und Vorteile in
einem System verbindet:
- – Computergesteuerte Parameterkontrolle
mit automatischer Mengendosierung und automatischer Temperaturregelung
- – Hoher
Komfort und flexible Anwendung
- – Hohe
Wirtschaftlichkeit und optimale Energienutzung:
– Nur eine
Verbindungsleitung von der Zentraleinheit bis zum Verbraucher dadurch
wenig Wasser- und Wärmeverlust
durch sehr geringe Leitungsvolumen.
– Verschiedene Schutz- und
Kontrollmöglichkeiten
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Die
Baugruppe A ist über
ein normale Wasserversorgung Pos.1 an das örtliche
Trinkwassernetz angeschlossen. Ein Druckerhöhungsanlage mit Druckerhöhungspumpe
Pos.2 (mit Bypass für
den Normalbetrieb) und Luftpolster Pos.3 hält den notwendigen
Systemdruck (ca.6 bar). Die Rückschlagventile
Pos.4 verhindern den Rückfluss
ins Netz.
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Über eine
konventionelle Warmwasseraufbereitung Pos.5 wir das Wasser
erhitzt und der Verteilung Baugruppe B zugeführt.
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Die
kompakte und zentral am Heizkessel Pos.5 angeordnete, gemeinsame
Verteilschiene Pos.6 und die eventuell notwendigen Dosierpumpen
Pos.7 versogen die entsprechenden zentralen Kontroll- und
Regulierstationen der Baugruppe C. Eine kleine und durch die Anordnung
sehr kurze Warmhalteleitung Pos.8 (nur notwendig bei großen Anlagen),
direkt mit dem Heizkessel Pos.5 verbunden, hält die Warmwasserschiene Pos.6 auf
Temperatur.
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Ein
wesentlicher Teil der Erfindung bildet die Baugruppe C – die zentrale
Kontroll- und Regelstation. Die Anzahl und der Aufbau dieser zentralen
Kontroll- und Regelstation richtet sich nach der Anzahl der Verbraucher
und derer Anforderungen.
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Je
ein Regelventil Pos.9 steuern die Warm- und Kaltwasserzufuhr
geregelt durch die Logikeinheit Pos.14. Über ein
entsprechendes Formstück
werden warm und kalt in ein Einrohr zusammengeführt. Ein nachfolgender Mengenmesser
Pos.10 (Bedarfsabhängig)
und ein Temperaturfühler
Pos.11 misst die Wassermenge und die Wassertemperatur und
meldet diese an die Logikeinheit Pos.14 zurück. Die
Mengenmessung, ein spezielles Kleinstwasserrad, übernimmt eine zusätzliche
Mischung für
die nachgeschaltete Temperaturmessung. Ein Absperrventil Pos.12 kann
bedarfs- oder fallweise zugeschaltet werden um ein zusätzlichen
Schutz zu erreichen.
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Die
Logikeinheit Pos.
14 steuert und regelt die Wassermenge,
die Temperatur, über
die Stellung der Regelventile Pos.
9 sowie die ent-sprechenden Öffnungszeiten.
Verschiedenste Standardwerte lassen sind dem einzelnen Verbraucher
zuordnen, wie zum Beispiel:
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Das
Einrohrsystem Pos.13 mit optimiertem Minimaldurchmesser
(4 bis 8mm abhängig
vom Verbraucher) führt
das temperierte Wasser mit hoher Geschwindigkeit von der zentralen
Kontroll- und Regelstation zum lokalen Verbraucher, Baugruppe D,
zu. Über
den speziellen Diffuser mit kombiniertem Druckentlastungs- und Auslaufschutzventile
Pos.15 tritt das Wasser mit reduzierter Geschwindigkeit
aus. Nach dem Abschalten baut sich der Druck ab. Der Auslaufschutz
verhindert das ungewollte leer laufen des Systems um einerseits Wasserschläge beim
Wiedereinschalten zu verhindert und andererseits Verunreinigungen
durch Lufteintrag oder Fremdeintrag zu vermeiden.
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Die
lokale Bedienungseinheit Pos.16 gibt über Funk, eine feste Verkabelung
Pos.17 (eventuell in der Isolation eingebettet) oder über das
Einrohr Pos.13 selbst, die entsprechenden Befehle wie:
Auto-Start/Stop/Programm, Freischaltung, Stop, Wärmer, Kälter, Mehr oder weniger etc.
an die zentrale Logikeinheit Pos.14. Ein manueller sowie
ein automatischer Betrieb ist somit möglich.
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Eine
Zentralsteuerung über
Computer Pos.19 und über
ein entsprechendes Datennetz Pos.18, Baugruppe E, mit vielen
Zusatzmöglichkeiten,
ist ebenfalls möglich.
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Fernsteuerung,
Fernbedienung, Fernüberwachung,
Fernabfragen über
Internet, Telefon etc. sind somit gegeben.
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Zentrale
und andere Funktion wie Anwärmen
aller Verbraucher auf eine bestimmte Zeit oder Frostschutzüberwachung,
automatisches Spülen
der Rohre von den wichtigen Verbrauchern, Mengenmessungen und Auswertungen
in vielen Varianten sind möglich.
Der modernen Anwendungen und Auswertungen sind praktisch keine Grenzen
gesetzt.
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Hochwertige
Materialien wie rostfreie Stahl- oder HDPE Rohre bilden die Basis
für eine
einwandfreie Hygiene/Sauberkeit, zur Minimierung von Wartung und
Verschleiß.
Eine einfache Rohrtrassenführung
in entsprechenden Kanälen
reduziert die Montageaufwendungen und lässt jederzeit Nachrüstungen
zu. Außerdem ermöglicht diese
Verlegeart eine optimale Wärme-
und Schalldämmung.
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Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
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Durch
diese zentral gesteuertes Überdruck – Einrohr – Wasserverteil-
und Dosiersystem lassen sich verschiedene Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen
ableiten. Durch dieses System wird der Wasserverbrauch reduziert,
der Energieverbrauch durch weniger Wärmeverluste gesenkt – ein wichtiges
Element für
die Zukunft.
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Ausgehende
von einem Zweifamilienhaus und einem durchschnittlichen Wasserverbrauch
können
folgende Werte zugrunde gelegt werden. Heutige
Systeme
| Wasserleitungsvolumen
pro Verbraucher= | |
| 5m
=1 Zollleitung und 10m = ½ Zoll
Leitung= | 3,8
l |
| Zeit
bei 5m/s = | 3,0
s |
Neues
System
| Wasserleitungsvolumen
pro Verbraucher= | |
| 15m
= 4mm Zuführleitung= | 0,2
l |
| Zeit
bei 25m/s = | 0,6
s |
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Die
Einsparung nur in Deutschland bei zweimaligem Start pro Tag
einem
Delta Volumen von 3,0 l ergibt
dies bei 10 Millionen Haushalten
eine
Wassereinsparung von
60.000.000 Litern/Tag = 21,9 Millionen
m3/Jahr
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Bei
der Energie ergeben sich dabei folgende Werte. Geht man von einer
Delta – Temperatur
von nur 20°C
aus so ergibt sich folgende Gegenüberstellung: Q
= m·c·δT = 0,0232
kW/h pro kg (Liter Wasser)
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Bei
60.000.000 l/Tag ergibt sich daraus = 1,4 Millionen kWh pro Tag
Das
heißt
rund = 500 Millionen kWh pro Jahr
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Dies
sind doch recht interessante Werte die auch die Wirtschaftlichkeit
begründen.
