-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wasserbehandlung an einer
Wasserauslaufarmatur in einem mit dem auslaufenden Wasser beaufschlagten
Sanitärbereich,
insbesondere einer Dusche, Badewanne oder einem Waschbecken, mit
einer von dem zu behandelnden Wasser durchströmbaren Filtereinrichtung. Die
Erfindung betrifft weiter ein entsprechendes Verfahren zur Wasserbehandlung.
-
Trink-
bzw. Leitungswasser enthält
je nach Vorkommen unterschiedliche Mengen an Salzen welche im Wasser
je nach Vorkommen unterschiedlich dissoziiert vorliegen. Typische
Ionen im Trinkwasser sind Calcium und Magnesium, Natrium und Kalium, Hydrogencarbonat,
Sulfat, Chlorid und Nitrat. Verdunstet Wasser auf einer Oberfläche, so
bleibt ein als Flecken sichtbarer Rückstand an Salzen zurück. Je nach
Salzart sind die Rückstände von
der Oberfläche mehr
oder wenig schwer abwischbar oder lösbar. Calcium- und Magnesium-haltiges
Wasser bildet nach Verdunsten des Trinkwassers auf der Oberfläche Ablagerungen
aus Calcium- bzw. Magnesiumcarbonat, welche als Kalk- bzw. Steinbildung
bezeichnet werden. Im Trinkwasser enthaltene Natrium- bzw. Kaliumionen
bilden Ablagerungen bestehend aus Natrium- bzw. Kalium-haltigen
Salzen, welche in der Regel leicht löslich und somit von der Oberfläche leicht
zu entfernen sind. Nichtsdestotrotz bilden alle Salze nach Verdunsten
des Trinkwassers feste Ablagerungen. Ein Maß für die Menge der im Wasser gelösten Salze
ist der Wasseranalyseparameter TDS (Total Dissolved Solids). Die
Menge aller im Wasser vorhandenen Salze wird in mg/l angegeben.
-
Mit
herkömmlichen
Enthärtungsanlagen
zur Aufbereitung von Trinkwasser werden Leitungsinstallationen und
vorhandene Geräte,
wie Warmwassererzeuger und Armaturen vor Kalkablagerungen geschützt. Hierbei
handelt es sich um Verfahren zur Enthärtung von Trinkwasser, welche
nach dem Prinzip des Ionenaustauschs (IAT) funktionieren. Dabei werden
die Härtebildner
Calcium- und Magnesium-Ionen gegen Natrium-Ionen nach folgendem Prinzip
ausgetauscht: Ca2+ Trinkwasser + 2Na+ IAT → Ca2+ IAT + 2Na+ Trinkwasser
Mg2+ Trinkwasser + 2Na+ IAT → Mg2+ IAT + 2Na+ Trinkwasser (1)
-
Die
Härtebildner
werden somit entfernt und Natrium-Ionen dem Wasser zugegeben. Der TDS des
Trinkwassers ist nach der Enthärtung
leicht erhöht,
d. h. die Masse an Salzen ist höher
als vorher. Das Wasser nach der Enthärtungsanlage wird auch als
weiches Wasser bezeichnet. Der Austausch erfolgt stöchiometrisch,
d. h. gegen ein Calcium-Ion werden zwei Natrium-Ionen ausgetauscht.
Betrachtet man ein natürliches
Trinkwasser mit einer Gesamthärte
von 20°d,
wobei die Gesamthärte zu
2/3 aus Calciumhärte
und zu 1/3 aus Magnesiumhärte
besteht, so liegt in diesem Wasser 13,3°d als Calciumhärte und
6,7°d als
Magnesiumhärte
vor. Damit enthält
das Wasser 2,3 mmol/l Calcium- und 1,2 mmol/l Magnesium-Ionen. Bei
der Enthärtung
werden 2,3 mmol/l Calcium- durch 4,6 mmol/l Natrium-Ionen und 1,2
mmol/l Magnesium durch 2,4 mmol/l Natrium-Ionen ersetzt. In Summe
werden also 120,8 mg/l Härtebildner
durch 161 mg/l Natrium ersetzt. Dieses Beispiel zeigt deutlich,
dass nach der Enthärtung
der TDS steigt.
-
Daher
ist mit den herkömmlich
im Haushalt angewendeten Verfahren eine Reduktion des TDS und somit
die Verhinderung von Kalk- bzw. Salzablagerungen auf Oberflächen nicht
machbar. Insbesondere in Duschen und Bädern sind Flecken auf Fliesen,
Glas, chromatisierten Flächen
oder dergleichen Sanitäroberflächen besonders
störend.
In bekannten Wasserauslaufarmaturen und insbesondere Duscharmaturen
sind lediglich Siebkörper
als Filtereinrichtung zum Einfangen von im Wasser befindlichen Partikeln
bekannt.
-
Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Stand der
Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren weiter zu verbessern
und so zu gestalten, dass eine Reinhaltung von mit Wasser beaufschlagten
Oberflächen
im Sanitärbereich
vereinfacht wird.
-
Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 bzw. 15 angegebene Merkmalskombination
vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
-
Die
Erfindung geht von dem Gedanken aus, an der Entnahmestelle des Wassers,
also am sogenannten Point of Use (POU) einen bedarfsweise aktivierbaren
Wasserentkalker zu installieren. Dementsprechend wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass
die Filtereinrichtung einen in einem Filtergehäuse angeordneten Ionenaustauscher
zur Kalkreduzierung in dem durchströmenden Wasser aufweist, und dass
das Filtergehäuse
zum Einbau in eine Wasserführung
der Wasserauslaufarmatur ausgebildet ist. Hierdurch kann das Wasser
am POU für
einen Reinigungsbetrieb entcarbonisiert bzw. teilentsalzt werden,
d. h. der TDS wird reduziert. Durch Nachspülen lassen sich somit Salzablagerungen
bzw. Flecken auf Oberflächen
durch verdunstendes Wasser weitgehend vermeiden.
-
Vorteilhafterweise
ist der Ionenaustauscher über
ein in dem Filtergehäuse
angeordnetes Umschaltventil bedarfsweise mit dem zu behandelnden Wasser
beaufschlagbar, so dass die Austauscherkapazität des Ionenaustauschers lange
erhalten bleibt.
-
Zur
vereinfachten Bedienung ist es von Vorteil, wenn das Umschaltventil über ein
außenseitig
an dem Filtergehäuse
zugängliches
Betätigungsglied, insbesondere einen
federbelasteten Druckknopf manuell betätigbar ist. Eine weitere Verbesserung
lässt sich
dadurch erzielen, dass das Umschaltventil beim Absperren der Wasserauslaufarmatur
eigengesteuert in einer Ruhestellung zentriert ist, in welcher ein Wasserzufluss
zu dem Ionenaustauscher geschlossen ist.
-
Um
die Betriebswahl auf einfache Weise zu ermöglichen, ist es vorteilhaft,
wenn das Filtergehäuse
zur wahlweisen Behandlung des Wassers einen über den Ionenaustauscher geführten ersten
Strömungspfad
und einen daran vorbei geführten
zweiten Strömungspfad
aufweist. Eine baulich günstige
Ausgestaltung sieht vor, dass die Strömungspfade konzentrisch zueinander
angeordnet sind, wobei der zweite Strömungspfad in einem Ringraum
des Filtergehäuses
an dem Ionenaustauscher vorbei geführt ist.
-
Um
den Ionenaustauscher effektiv zu betreiben, ist es von Vorteil,
wenn in dem Filtergehäuse
ein Durchflussbegrenzer für
durchströmendes
Wasser dem Ionenaustauscher vorgeordnet ist.
-
Der
Geräteeinbau
in eine bestehende Sanitärarmatur
lässt sich
dadurch erleichtern, dass das Filtergehäuse einen einlaufseitigen Armaturenanschluss
zur lösbaren
Verbindung mit der Wasserauslaufarmatur aufweist. Um einen geringen
Wandabstand einhalten zu können,
ist es vorteilhaft, wenn der Armaturenanschluss exzentrisch zu einer
Mittelachse des vorzugsweise zylindrischen Filtergehäuses angeordnet
ist.
-
Vorteilhafterweise
besitzt das Filtergehäuse einen
auslaufseitigen Brauseanschluss zum Anschluss einer Brause, insbesondere
einen Schraubanschluss zum Anschrauben des Brauseschlauchs einer
Handbrause, so dass eine großflächige Oberflächenbeaufschlagung
mit entkalktem Wasser möglich
ist.
-
Um
einen Filterwechsel zu vereinfachen, ist es vorteilhaft, wenn das
Filtergehäuse
zum Auswechseln des Ionenaustauschers vorzugsweise über einen
Bajonett- oder Schraubverschluss
teilbar ist. In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn der
Ionenaustauscher in Form einer Wechselkartusche als Verbrauchsmittel
in das Filtergehäuse
einsetzbar ist.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entzieht der Ionenaustauscher
dem durchströmenden
Wasser die Wasserhärte
erhöhende Härtebildner
und gegebenenfalls weitere Salze zumindest teilweise, so dass das
Wasser auf den Sanitäroberflächen weitgehend
rückstandsfrei
verdunsten kann.
-
Um
eine möglichst
lange Standzeit zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn der Ionenaustauscher ein
schwach saures Ionenaustauschermaterial, insbesondere ein schwach
saures Kationenaustauscherharz enthält.
-
Bei
einem Verfahren zur Wasserbehandlung an einer Wasserauslaufarmatur
in einem Sanitärbereich,
insbesondere einer Dusche, Badewanne oder einem Waschbecken, wird
die eingangs genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass das Wasser beispielsweise
zum Duschen oder Baden in einem Verbrauchsbetrieb unbehandelt gezapft
wird, und anschließend
der Sanitärbereich
in einem Reinigungsbetrieb mit entkalktem Wasser beaufschlagt wird,
wobei das entkalkte Wasser über
einen in der Wasserführung
der Wasserauslaufarmatur eingebauten Ionenaustauscher bedarfsweise
gewonnen wird.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer
Weise dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen
-
1 eine
Vorrichtung zur Wasserbehandlung an einer Duscharmatur in einer
schaubildlichen Darstellung;
-
2 die
Wasserbehandlungsvorrichtung im Zapfbetrieb für unbehandeltes Wasser im Längsschnitt;
-
3 die
Wasserbehandlungsvorrichtung im Entkalkungsbetrieb im Längsschnitt
entsprechend 2.
-
Die
in 1 dargestellte Wasserbehandlungsvorrichtung weist
eine an eine Duscharmatur 10 anbaubare Fil ter- bzw. Behandlungsgerät 12 auf,
das ein Filtergehäuse 14 und
einen darin angeordneten Ionenaustauscher 16 als chemischen
Filter zur bedarfsweisen Kalkreduzierung des über den Duschkopf 18 auf
eine Sanitäroberfläche 20 ausgesprühten Wassers 22 umfasst.
Das Gerät 12 ist
derart gestaltet, dass im normalen Zapfbetrieb beim Duschen oder
Baden das Wasser nicht über
den Filter bzw. Ionenaustauscher 16 strömt. Wahlweise kann in einem Reinigungsbetrieb
ein Druckknopf 24 an dem Filtergehäuse 14 betätigt werden,
so dass das Wasser über
den Ionenaustauscher 16 strömt und entkalkt bzw. teilentsalzt
wird. Mit dem so behandelten Wasser kann die Sanitärfläche 20 abgeduscht
werden, wodurch unerwünschte
Ablagerungen weitgehend vermieden werden.
-
Wie
aus 2 und 3 ersichtlich, weist das Filtergehäuse 14 einen
Gehäusezylinder 26 mit angeschraubtem
Gehäuseboden 28 auf.
An seinem Kopfende ist der Gehäusezylinder 26 mit
einem Armaturenanschluss 30 zur Schraubverbindung mit dem
Anschlussstutzen einer Mischeinheit 32 der Duscharmatur 10 versehen.
Der Armaturenanschluss 30 ist exzentrisch zu der Mittelachse 34 des Gehäusezylinders 26 angeordnet,
so dass auch bei geringem Wandabstand noch eine Montage möglich ist.
Der Gehäuseboden 28 mündet in
einen zentralen Schraubanschluss 36 zum Anschrauben des
Brauseschlauchs 38. Somit lässt sich das Gerät 12 auf
einfache Weise in die Wasserführung
einer handelsüblichen
Duscharmatur 10 einbauen.
-
Das
Gerät 12 weist
zwei durch Strömungspfeile 40, 42 veranschaulichte
konzentrische Strömungspfade
auf. Ein erster Strömungspfad 40 führt über den
Ionenaustauscher 16 (3), während der zweite
Strömungspfad 42 in
einem Ringraum 44 außenseitig
daran vorbeiläuft
(2). Zur wahlweisen Durchleitung des Wassers über die
Strömungspfade 40, 42 ist
im Kopfbereich des Gehäusezylinders 26 ein
mittels des Druckknopfs 24 umschaltbares Wege- bzw. Umschaltventil 46 eingebaut.
-
In
einer Ausgangs- bzw. Ruhestellung des Umschaltventils 46 ist
der Strömungspfad 40 durch den
Ventilkörper 48 des
Umschaltventils 46 geschlossen. Durch Betätigung des
federbelasteten Druckknopfs 24 kann der Ventilkörper 48 unter
Wasserdruck in die Umschaltstellung nach 3 bewegt werden,
in welcher der Strömungspfad 42 abgesperrt und
der Strömungspfad 40 freigeschaltet
ist. Die Umschaltstellung bleibt nur unter dem Druck des durchfließenden Wassers
erhalten, so dass beim Schließen
der Wasserzufuhr an der Mischeinheit 32 die Ausgangsstellung
selbständig
eingenommen wird. Auf diese Weise ist es also möglich, direkt im Anschluss
an den normalen Dusch- bzw. Zapfbetrieb durch kurzen Knopfdruck
auf den Reinigungs- bzw. Entkalkungsbetrieb umzuschalten, um die
Duschkabine oder Badewanne mit entkalktem Wasser nachzuspülen, woraufhin
dann keine weitere Gerätehandhabung
mehr erforderlich ist.
-
In
dem Filtergehäuse 14 ist
ein Durchflussbegrenzer 50 vor dem Ionenaustauscher 16 angeordnet.
Der Ionenaustauscher 16 lässt sich als Wechselkartusche 52 nach
Abschrauben des Gehäusebodens 28 wechseln,
wenn die Austauscherkapazität erschöpft ist.
Die Kartusche 52 ist zu- und ablaufseitig mit jeweils einem
Partikelfilter 54, 56 versehen und mit einem schwach
sauren Kationenaustauscherharz gefüllt, welches das durchfließende Wasser
entcarbonisiert bzw. teilentsalzt.
-
Bei
der Entcarbonisierung bzw. Teilentsalzung werden Kationen im Wasser
gegen Wasserstoff-Ionen aus dem Ionenaustauscher 16 ausgetauscht,
wobei die Karbonathärte
(Hydrogencarbonat, Carbonat) entfernt wird. Die Entcarbonisierung für den Härtebildner
Calcium läuft
wie folgt ab: Ca2+ Wasser + 2H+ IAT → 2H+ Wasser + Ca2+ IAT
2H+ Wasser + 2HCO3 – Wasser → 2H2CO3Wasser (2)
-
Gleichung
(2) gilt für
alle Kationen (Calcium, Magnesium, Natrium, Kalium) des Wassers,
welche an Carbonat- oder Hydrogencarbonat-Ionen und somit an die
Karbonathärte
gebunden sind. Betrachtet man obiges Beispiel unter der Annahme,
dass 50% der Gesamthärte
als Karbonathärte
vorliegt, so wird nach der Entcarbonisierung die Gesamthärte um 10°d reduziert,
die Karbonathärte
beträgt
danach 0°d.
Die Summe der Calcium- und
Magnesium-Ionen beträgt
nach der Entcarbonisierung noch 66.1 mg/l. Im Vergleich zum nicht-entcarboni sierten
Rohwasser sinkt der TDS der Härtebildner
um ca. 45%. Die Reduktion des TDS bei der Entcarbonisierung ist
umso höher,
je höher
die Karbonathärte
des Wassers ist.
-
Wie
bereits erläutert,
vermindert das solchermaßen
gefilterte Wasser unerwünschte
Ablagerungen, indem beispielsweise nach dem Duschen der Ionenaustausch
durch Knopfdruck am Gerät 12 aktiviert
wird und die betreffenden Flächen 20 nachgespült werden.
Aus der Reaktionsgleichung (2) ist auch zu erkennen, dass bei der
Entcarbonisierung Kohlensäure
entsteht. Aufgrund der Kohlensäurebildung
können
bestehende Ablagerungen im Reinigungsbetrieb zusätzlich gut aufgelöst werden.
-
Zusammenfassend
ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
und ein entsprechendes Verfahren zur Wasserbehandlung an einer Wasserauslaufarmatur 10 in
einem mit dem auslaufenden Wasser beaufschlagten Sanitärbereich 20,
insbesondere einer Dusche, Badewanne oder einem Waschbecken, mit
einer von dem zu behandelnden Wasser durchströmbaren Filter- bzw Behandlungseinrichtung 12.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,
dass die Filtereinrichtung 12 einen in einem Gerätegehäuse 14 angeordneten
und bedarfsweise aktivierbaren Ionenaustauscher 16 zur
Kalkreduzierung in dem durchströmenden
Wasser aufweist, und dass das Gerätegehäuse 14 zum Einbau
in eine Wasserführung 38 der
Wasserauslaufarmatur 10 ausgebildet ist.