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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung einer Leckage in einem Gebäude-Trinkwassernetzwerk mittels eines Steuersystems gemäß Anspruch 1, ein Steuersystem gemäß Anspruch 14 sowie ein Gebäude-Trinkwassernetzwerk gemäß Anspruch 15.
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Bei der Trinkwasserversorgung von Gebäuden spielt die Gewährleistung der Leckagefreiheit des Gebäude-Trinkwassernetzwerks eine wichtige Rolle. Dies betrifft insbesondere solche Leckagen, die einen geringen, aber stetigen Volumenstrom von ungewünscht abfließendem Wasser erzeugen. Solche Leckagen können sich schleichend einstellen, ohne erfasst zu werden. So kann sich über einen längeren Zeitraum ein nennenswerter Wasserschaden entwickeln, der oftmals erst zu einem sehr späten Zeitpunkt erkennbar ist.
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Eine Schwierigkeit bei der Erfassung einer Leckage in dem Gebäude-Trinkwassernetzwerk besteht darin, dass speziell bei größeren Installationen eine Vielzahl von Wasserverbrauchern vorgesehen sind, die regelmäßig betätigt werden. Dadurch lässt sich eine Leckage nicht ohne Weiteres von einer normalbetriebsgemäßen Betätigung unterscheiden. Die Wahrscheinlichkeit, dass eine vorhandene Leckage kurzfristig nach deren Auftreten erfasst wird, ist vergleichsweise gering.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Erfassung einer Leckage in einem eine Mehrzahl von betätigbaren Wasserverbrauchern aufweisenden Gebäude-Trinkwassernetzwerk anzugeben, das eine hohe Erfassungswahrscheinlichkeit beim Auftreten einer Leckage gewährleistet.
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Das obige Problem wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, den Betätigungszustand der Wasserverbraucher bei der Detektion einer Leckage zu berücksichtigen. Damit lässt sich einerseits die Detektionswahrscheinlichkeit beim Auftreten einer Leckage erhöhen, da der von einer Betätigung der Wasserverbraucher verursachte Wasserdurchfluss bei der Detektion der Leckage gewissermaßen ausgeblendet werden kann. Andererseits kann mit der vorschlagsgemäßen Lösung eine Leckage frühzeitig erfasst werden, da die Erfassung im laufenden Betrieb, insbesondere fortlaufend, durchgeführt werden kann.
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Bei dem vorschlagsgemäßen Verfahren wird davon ausgegangen, dass das Gebäude-Trinkwassernetzwerk eine Mehrzahl von betätigbaren Wasserverbrauchern aufweist, deren Betätigung jeweils zu einem Wasserdurchfluss in dem betreffenden Leitungsabschnitt führt. Dabei weist das Gebäude-Trinkwassernetzwerk Wasserverbraucher erster Art auf, deren Betätigungszustand mittels des Steuersystems über den Wasserverbrauchern erster Art zugeordnete Kommunikationspfade elektronisch detektiert wird. Hierfür ist jedem Wasserverbraucher erster Art mindestens ein Kommunikationspfad zugeordnet, über den detektiert werden kann, ob der jeweilige Wasserverbraucher erster Art betätigt ist oder nicht.
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Der Begriff „Kommunikationspfad“ steht hier ganz allgemein für eine steuerungstechnische, drahtgebundene oder drahtlose, insbesondere funkbasierte, Verbindung, über die Signale und/oder Daten übertragen werden können. Die den Wasserverbrauchern erster Art zugeordneten Kommunikationspfade stellen vorzugsweise steuerungstechnische Verbindungen zwischen dem Steuersystem und dem jeweiligen Wasserverbraucher erster Art her. Grundsätzlich kann diese Verbindung zu dem jeweiligen Wasserverbraucher erster Art aber auch indirekt über eine zwischengeschaltete Steuerung vorgesehen sein.
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Der Begriff „elektronisch detektiert“ bedeutet vorliegend, dass der jeweilige Wasserverbraucher erster Art elektronisch dafür eingerichtet ist, mittels des Steuersystems über mindestens einen Kommunikationspfad auf das Vorliegen einer Betätigung überprüft zu werden. Vorzugsweise ist es so, dass der jeweilige Wasserverbraucher erster Art elektronisch dafür eingerichtet ist, über mindestens einen Kommunikationspfad eine Betätigung an das Steuersystem zu signalisieren. Vorzugsweise ist dem jeweiligen Wasserverbraucher erster Art eine irgendwie geartete Detektionseinrichtung, insbesondere Sensoreinrichtung, zugeordnet, um steuerungstechnisch erfassen zu können, ob der Wasserverbraucher erster Art betätigt ist oder nicht. Eine solche Detektionseinrichtung kann auch Bestandteil eines motorischen Ventils oder ein solches Ventil selbst sein.
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Grundsätzlich können die Wasserverbraucher erster Art bedienergesteuert am Wasserverbraucher selbst oder automatisch mittels des Steuersystems über einen Kommunikationspfad betätigt werden. Im letztgenannten Fall kann die elektronische Detektion einer automatischen Betätigung vorzugsweise so vorgesehen sein, dass bereits die Übermittlung eines Betätigungsbefehls von dem Steuersystem über mindestens einen Kommunikationspfad an den jeweiligen Wasserverbraucher erster Art der elektronischen Detektion der automatischen Betätigung entspricht.
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Der obige, detektierte Betätigungszustand beschreibt, welche der Wasserverbraucher betätigt sind und welche Wasserverbraucher nicht betätigt sind. Bei dem Wasserverbraucher erster Art kann es sich beispielsweise um eine Sanitärarmatur jeglicher Art handeln, deren Betätigung über mindestens einen Kommunikationspfad mittels des Steuersystems detektierbar ist. Bei solchen Sanitärarmaturen kann es sich um Waschtischarmaturen, Duschen, Toiletten, Urinale oder dergleichen handeln. Alternativ kann es sich bei den Wasserverbrauchern erster Art um jedwede Verbraucher handeln, deren Betätigung über mindestens einen Kommunikationspfad mittels des Steuersystems detektierbar sind. Dazu gehören auch Wasserverbraucher wie Waschmaschinen, deren Wasserzuleitungen jeweils ein Betätigungssensor, insbesondere ein Durchflusssensor, zugeordnet ist, der eine Betätigung in Form eines Wasserdurchflusses über mindestens einen Kommunikationspfad an das Steuersystem meldet.
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Je nach Auslegung des Gebäude-Trinkwassernetzwerks können auch betätigbare Wasserverbraucher zweiter Art vorgesehen sein, deren Betätigungszustand von dem Steuersystem in obigem Sinne elektronisch undetektiert bleibt. Dies kann unterschiedliche Gründe haben. Ein Grund kann darin bestehen, dass es sich bei dem betreffenden Wasserverbraucher zweiter Art um einen rein manuell aufgebauten Wasserverbraucher, beispielsweise einen manuell betätigbaren Wasserhahn, handelt, der für eine elektronische Detektion einer Betätigung nicht eingerichtet ist. Ein anderer Grund kann darin bestehen, dass der betreffende Wasserverbraucher zweiter Art zwar beispielsweise elektronisch betätigbar, nicht jedoch über einen dem Wasserverbraucher zugeordneten Kommunikationspfad mit dem Steuersystem gekoppelt ist. Bei einem solchen Verbraucher kann es sich auch um eine obige Waschmaschine handeln, sofern die Betätigung dieser Waschmaschine, ggf. mangels Kommunikationspfad zu dem Steuersystem, von dem Steuersystem nicht erfassbar ist.
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Der Betätigungszustand der Wasserverbraucher zweiter Art ist also mittels des Steuersystems nicht in obigem Sinne auf direktem Wege, also über einen dem jeweiligen Wasserverbraucher zugeordneten Kommunikationspfad, detektierbar. Allerdings ist es grundsätzlich möglich, den Betätigungszustand der Wasserverbraucher zweiter Art indirekt zu ermitteln, wie noch erläutert wird.
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Vorzugsweise weisen die Wasserverbraucher erster Art jeweils eine Detektionseinrichtung zur steuerungstechnischen Erfassung, ob der Wasserverbraucher betätigt ist oder nicht, auf, über die der Betätigungszustand der Wasserverbraucher erster Art mittels des Steuersystems über die Kommunikationspfade detektierbar ist, und weisen die Wasserverbraucher zweiter Art jeweils keine derartige Detektionseinrichtung auf, so dass der Betätigungszustand der Wasserverbraucher zweiter Art mittels des Steuersystems nicht detektierbar ist.
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Vorschlagsgemäß wird nun ein Wasserdurchfluss, insbesondere eine Wasser-Fließgeschwindigkeit, in zumindest einem Leitungsabschnitt des Gebäude-Trinkwassernetzwerks detektiert, um in noch zu erläuternder Weise eine Leckage zu erfassen. Hierfür ist dem Gebäude-Trinkwassernetzwerk eine Durchflussindikatoranordnung mit mindestens einem Durchflussindikator zugeordnet.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass mittels des Steuersystems der detektierte Wasserdurchfluss in einer Plausibilitätsroutine nach einer Plausibilitätsvorschrift auf Plausibilität im Hinblick auf den Betätigungszustand der Wasserverbraucher überprüft wird, wobei mittels des Steuersystems bei Einstufung des erfassten Wasserdurchflusses als unplausibel eine Leckageroutine durchlaufen wird. Der Begriff „Routine“ ist vorliegend so zu verstehen, dass die Plausibilität nach einer vorbestimmten Methode geprüft wird. Eine solche Routine ist vorzugsweise softwaremäßig realisiert.
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Der Auslegung der Plausibilitätsvorschrift kommt vorliegend besondere Bedeutung zu. Einige Beispiele werden weiter unten gegeben. Ganz allgemein bildet die Plausibilitätsvorschrift die Basis für die Entscheidung, ob der detektierte Wasserdurchfluss im Hinblick auf den detektierten Betätigungszustand als plausibel eingestuft wird oder nicht. Dabei wird davon ausgegangen, dass bei einem unplausibel erhöhten Wasserdurchfluss eine irgendwie geartete Leckage vorgesehen sein muss. Eine solche Leckage kann beispielsweise auf eine Beschädigung eines Leitungsabschnitts oder auf eine Beschädigung eines der Wasserverbraucher zurückgehen.
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Die vorschlagsgemäße Lösung ist nicht nur vorteilhaft im Hinblick auf eine frühzeitige und funktionssichere Erfassung einer Leckage, sondern auch im Hinblick auf den hierfür erforderlichen Realisierungsaufwand. Dadurch, dass der Betätigungszustand der Wasserverbraucher bei der Erfassung einer Leckage berücksichtigt wird, kann die Anzahl der für die Erfassung einer Leckage erforderlichen Durchflussindikatoren reduziert werden. Im äußersten Fall kann die Durchflussindikatoranordnung nur einen einzigen Durchflussindikator in einer Steigleitung aufweisen, dessen detektierter Wasserdurchfluss, wie oben angesprochen, im Hinblick auf den Betätigungszustand der Wasserverbraucher auf Plausibilität überprüft wird. Die Reduzierung solcher Durchflussindikatoren ist mit einer nennenswerten Reduzierung des resultierenden Kostenaufwands verbunden.
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Die Einstufung des detektierten Wasserdurchflusses als unplausibel ist vorliegend gleichbedeutend mit der Erfassung des Vorliegens einer Leckage. Entsprechend umfasst die Leckageroutine alle Maßnahmen, die im Falle des Auftretens einer Leckage vorzunehmen sind. Beispiele hierfür werden weiter unten gegeben.
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Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 4, wird für den jeweils detektierten Betätigungszustand ein korrespondierender Normalzustand betreffend die Fließgeschwindigkeit ermittelt, so dass im Rahmen der Plausibilitätsroutine die detektierte Fließgeschwindigkeit mit diesem Normalzustand abgeglichen werden kann. Bei positivem Abgleich wird die detektierte Fließgeschwindigkeit als plausibel eingestuft, so dass es nicht zu einem Durchlaufen der Leckageroutine kommt.
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Bei der weiter bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 wird davon ausgegangen, dass während der Plausibilitätsroutine alle gegebenenfalls vorhandenen Wasserverbraucher zweiter Art unbetätigt sind, so dass bei einem detektierten Betätigungszustand, der keine Betätigung der Wasserverbraucher erster Art umfasst, die detektierte Fließgeschwindigkeit nur als plausibel eingestuft wird, wenn die detektierte Fließgeschwindigkeit unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt oder Null ist. Hierfür ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Bediener mittels des Steuersystems über eine Bedienschnittstelle angewiesen wird, vor der vorschlagsgemäßen Erfassung einer Leckage alle Wasserverbraucher zweiter Art manuell in den unbetätigten Zustand zu überführen. Dies ist eine besonders einfache Art der Umsetzung des vorschlagsgemäßen Verfahrens.
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Gemäß Anspruch 7 wird dagegen vorgeschlagen, den Betätigungszustand mindestens eines Wasserverbrauchers zweiter Art in einer Ermittlungsroutine zu ermitteln. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der betreffende Betätigungszustand von dem detektierten Wasserdurchfluss abgeleitet wird. Dabei handelt es sich um die oben angedeutete, indirekte Erfassung des Betätigungszustands der Wasserverbraucher zweiter Art, und nicht um eine elektronische Detektion des Betätigungszustands im obigen Sinne. Eine besonders einfache Variante besteht darin, dass der Betätigungszustand über eine Bedienschnittstelle von einem Bediener eingebbar ist. Auf diese Weise kann der der Plausibilitätsroutine zugrundeliegende Betätigungszustand sowohl die Betätigungen der Wasserverbraucher erster Art als auch die Betätigungen der Wasserverbraucher zweiter Art umfassen, was die Qualität der vorschlagsgemäßen Erfassung einer Leckage steigert.
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Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 8 und 9 betreffen Einzelheiten zur Leckageroutine. In dem einfach zu realisierenden Fall gemäß Anspruch 8 wird in der Leckageroutine an eine vorbestimmte Kommunikationseinheit eine Leckagemeldung abgegeben. Alle weiteren Maßnahmen, insbesondere ein Absperren eines entsprechenden Leitungsabschnitts, können dann von dem jeweiligen Bediener vorgenommen werden. Grundsätzlich ist es gemäß Anspruch 9 aber auch denkbar, dass eine solche Absperrung des betreffenden Leitungsabschnitts mittels des Steuersystems automatisch vorgenommen wird.
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Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 10 bis 13 betreffen bevorzugte Varianten für die Auslegung und Anordnung der Durchflussindikatoranordnung. Besonders bevorzugt ist die Ausstattung des Durchflussindikators mit einem Durchflusssensor zur direkten Ermittlung eines Wasserdurchflusses, bei dem es sich insbesondere um einen Ultraschallsensor handeln kann. Ein als Ultraschallsensor ausgestalteter Durchflusssensor ist insoweit vorteilhaft, als die Durchflussmessung keine Strömungsenergie „verbraucht“. Dadurch ist es grundsätzlich möglich, mittels eines Ultraschallsensors selbst kleinste Wasserbewegungen zu detektieren.
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Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 14, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird das oben beschriebene Steuersystem zur Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens als solches beansprucht. Auf alle diesbezüglichen Ausführungen darf verwiesen werden.
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Zu dem vorschlagsgemäßen Steuersystem darf ausdrücklich darauf hingewiesen werden, dass es sich bei dem Steuersystem um ein zentral strukturiertes Steuersystem mit einer zentralen Steuerung oder um ein dezentral strukturiertes Steuersystem mit mehreren dezentral verteilten Steuerungen handeln kann. Das Steuersystem kann auch Bestandteil einer übergeordneten Steuerung, insbesondere einer Hausautomatisierungssteuerung, sein.
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Einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 15, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Gebäude-Trinkwassernetzwerk mit einem vorschlagsgemäßen Steuersystem als solches beansprucht. Auch insoweit darf auf alle Ausführungen zu den beiden vorgenannten Lehren verwiesen werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 ein vorschlagsgemäßes Gebäude-Trinkwassernetzwerk mit einem vorschlagsgemäßen Steuersystem, das zur Durchführung eines vorschlagsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist,
- 2 a) eine schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs des Betätigungszustands der Wasserverbraucher des Gebäude-Trinkwassernetzwerks gemäß 1 und b) den entsprechenden zeitlichen Verlauf des detektierten Wasserdurchflusses und
- 3 ein Flussdiagramm, das die wesentlichen Verfahrensschritte des vorschlagsgemäßen Verfahrens abbildet.
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Das vorschlagsgemäße Verfahren dient der Erfassung einer Leckage in einem Gebäude-Trinkwassernetzwerk 1 mittels eines Steuersystems 2. Das Gebäude-Trinkwassernetzwerk 1 ist für die Nutzung von Trinkwasser durch verschiedene, zu erläuternde Wasserverbraucher 3-6 eingerichtet.
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Das in 1 dargestellte Gebäude-Trinkwassernetzwerk 1 ist über einen Wasserzähler 7 und ein Hauptventil 8 an eine Versorgungsleitung 9 angeschlossen. Nur beispielhaft zeigt 1, dass das Gebäude-Trinkwassernetzwerk 1 eine Kaltwasser-Steigleitung 10 und eine Warmwasser-Steigleitung 11 aufweist, von denen entsprechend eine Kaltwasser-Stichleitung 12 und eine Warmwasser-Stichleitung 13 abgehen.
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Die in 1 gezeigten Verbraucher 3-6 sind jeweils hydraulisch mit den Stichleitungen 12, 13 verbunden. Eine Betätigung der Wasserverbraucher 3-6 führt entsprechend dazu, dass den Stichleitungen 12, 13 Wasser entnommen wird.
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Je nach Auslegung der Wasserverbraucher 3-6 kann die Betätigung binär im Sinne eines vollständigen Öffnens und vollständigen Schließens eines Ventils vorgesehen sein. Alternativ kann die Betätigung analog in dem Sinne vorgesehen sein, dass ein betreffendes Ventil des Wasserverbrauchers 3-6 graduell geöffnet und geschlossen werden kann. Vorliegend wird zur Vereinfachung davon ausgegangen, dass es sich bei einer Betätigung stets um eine binäre Betätigung handelt. Alle diesbezüglichen Ausführungen gelten für eine analoge Betätigung entsprechend.
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Die Wasserverbraucher 3-6 des Gebäudetrinkwassernetzwerks 1 lassen sich grundsätzlich in zwei Arten von Wasserverbrauchern 3-6 aufteilen. Bei den Wasserverbrauchern erster Art 3-5 wird der Betätigungszustand mittels des Steuersystems 2 über den Wasserverbrauchern erster Art 3-5 zugeordnete Kommunikationspfade 14-16 detektiert. Der jeweilige Kommunikationspfad 14-16 kann wie oben angesprochen drahtgebunden oder drahtlos ausgestaltet sein. Die Kommunikationspfade 14-16 können sich in aus dem Bereich der Datenverarbeitung bekannter Weise zu einem Kommunikationsnetzwerk ergänzen. Bei einem Wasserverbraucher zweiter Art 6 dagegen ist es so, dass der zugeordnete Betätigungszustand von dem Steuersystem 2 elektronisch undetektiert bleibt.
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Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist nur ein einziger Wasserverbraucher zweiter Art 6 vorgesehen, der beispielhaft als Waschmaschine ausgestaltet sein kann. Alle diesbezüglichen Ausführungen gelten für alle weiteren, ggf. vorgesehenen Wasserverbraucher zweiter Art entsprechend. Die Betätigung der Waschmaschine, also der Wasserverbrauch durch die Waschmaschine, lässt sich mittels des Steuersystems 2 nicht elektronisch detektieren, da die Waschmaschine hierfür nicht eingerichtet ist und insbesondere keinen Kommunikationspfad zur Systemsteuerung 2 aufweist.
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Der Betätigungszustand der Wasserverbraucher erster Art 3-5 und der Wasserverbraucher zweiter Art 6 fasst jeweils alle Betätigungen der Wasserverbraucher erster Art 3-5 bzw. Wasserverbraucher zweiter Art 6 zusammen.
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Die Darstellung gemäß 1 zeigt, dass dem Gebäude-Trinkwassernetzwerk 1 eine Durchflussindikatoranordnung 17 mit mindestens einem Durchflussindikator 18, 19, hier und vorzugsweise mit zwei Durchflussindikatoren 18, 19, zugeordnet ist. Die beiden Durchflussindikatoren 18, 19 sind hier und vorzugsweise jeweils einer Steigleitung 10, 11 zugeordnet. Mittels der Durchflussindikatoranordnung 17 wird ein Wasserdurchfluss, hier und vorzugsweise eine Wasser-Fließgeschwindigkeit, in zumindest einem Leitungsabschnitt 20, hier in einem Leitungsabschnitt 20 der Steigleitungen 10, 11, detektiert. Im Folgenden ist nur die Rede von dem detektierten Wasserdurchfluss in der Kaltwasser-Steigleitung 10. Alle diesbezüglichen Ausführungen gelten für den detektierten Wasserdurchfluss in der Warmwasser-Steigleitung 11 und für alle weiteren, ggf. detektierten Wasserdurchflüsse entsprechend.
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Hier und vorzugsweise sind die Wasserverbraucher erster Art 3-5 jeweils mit einer elektronischen Steuereinheit 21-23 ausgestattet. Bei den Steuereinheiten 21-23 handelt es sich jedenfalls um Kommunikationsmodule, um die steuerungstechnische Kopplung mit dem Steuersystem 2 über die Kommunikationspfade 14-16 zu realisieren. Zusätzlich kann es sich bei den Steuereinheiten 21-23 auch um programmierbare Ablaufsteuerungen oder dergleichen handeln. Vorzugsweise umfassen die Steuereinheiten 21-23 jeweils eine irgendwie geartete Detektionseinrichtung, um zu erfassen, ob der jeweilige Wasserverbraucher 3-5 betätigt ist oder nicht. Bei dieser Detektionseinrichtung kann es sich um eine Sensoreinrichtung, die ein Ventil des Wasserverbrauchers 3-5 überwacht, um einen Statusspeicher oder dergleichen handeln. Insbesondere im letztgenannten Fall ist der Wasserverbraucher erster Art 3-5 vorzugsweise mit einer Aktuatoranordnung 24-26 ausgestattet, die in besonders bevorzugter Ausgestaltung als elektrisch betätigbare Ventilanordnung ausgelegt ist.
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Bei dem in 1 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Wasserverbraucher 3-5 erster Art zusätzlich mit insbesondere elektronischen Bedienschnittstellen 27-29 ausgestattet, über die der jeweilige Wasserverbraucher erster Art 3-5 durch den an der Wasserauslassstelle befindlichen Bediener lokal an der Wasserauslassstelle betätigt werden kann. Im Fall eines als Waschtischarmatur ausgestalteten Wasserverbrauchers 3-5 kann es sich bei der Bedienschnittstelle 27-29 beispielsweise um einen Annäherungssensor handeln, der auf eine Annäherung der Hand des Bedieners den Wasserverbraucher 3-5 über die Aktuatoranordnung 24-26 betätigt. Wesentlich ist dabei, dass die Betätigung über die Steuereinheit 21-23 und über die Kommunikationspfade 14-16 an das Steuersystem 2 übermittelt wird.
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Für die Ausgestaltung der Wasserverbraucher 3-6 sind zahlreiche vorteilhafte Varianten denkbar. Hier und vorzugsweise sind die Wasserverbraucher 3-6 als Sanitärarmaturen ausgestaltet. Dazu gehören Waschtischarmaturen, Duscheinrichtungen, Toiletten, Urinale, oder dergleichen. Ferner gehört dazu jeglicher Wasserverbraucher, dessen Betätigung über mindestens einen Kommunikationspfad mittels des Steuersystems 2 elektronisch detektiert werden kann.
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Ob es sich bei dem jeweiligen Wasserverbraucher 3-6 um einen Wasserverbraucher erster Art oder um einen Wasserverbraucher zweiter Art handelt, hängt also davon ab, ob sich die Betätigung des betreffenden Wasserverbrauchers 3-6 mittels des Steuersystems 2 über mindestens einen Kommunikationspfad 14-16 elektronisch detektieren lässt oder nicht. Dies ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 für die Wasserverbraucher 3-5 der Fall. Bei dem Wasserverbraucher 6 ist dies nicht der Fall, da der Wasserverbraucher 6 über keinen Kommunikationspfad 14-16 mit dem Steuersystem 2 kommunizieren kann.
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Das Steuersystem 2 weist gemäß der Darstellung in 1 einen elektronischen Speicher 30 sowie eine Rechenvorrichtung 31 auf. In dem Speicher 30 lassen sich u.a. Softwareprogramme ablegen, die mittels der Rechenvorrichtung 31 abgearbeitet werden. Damit lassen sich die im Folgenden angesprochenen Routinen auf flexible Art und Weise umsetzen.
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Vorschlagsgemäß wird mittels des Steuersystems 2 der detektierte Wasserdurchfluss in einer Plausibilitätsroutine 32, die hier und vorzugsweise in dem elektronischen Speicher 30 gespeichert und von der Rechenvorrichtung 31 abgearbeitet wird, nach einer Plausibilitätsvorschrift auf Plausibilität im Hinblick auf den Betätigungszustand der Wasserverbraucher 3-6 überprüft, wobei mittels des Steuersystems 2 bei Einstufung des detektierten Wasserdurchflusses als unplausibel eine Leckageroutine 33 durchlaufen wird.
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Der grundsätzliche Ablauf des vorschlagsgemäßen Verfahrens lässt sich der Darstellung gemäß 3 entnehmen. Dort ist gezeigt, dass im Rahmen einer Betätigungszustandserfassung 34 der Betätigungszustand der Wasserverbraucher 3-6, also der Wasserverbraucher erster Art 3-5 und der ggf. vorhandenen Wasserverbraucher zweiter Art 6, erfasst wird. Vorher, gleichzeitig oder hinterher wird in einer Wasserdurchflussdetektion 35 der betreffende Wasserdurchfluss detektiert. Im Rahmen der Plausibilitätsroutine 32 wird überprüft, ob der detektierte Wasserdurchfluss im Hinblick auf den detektierten Betätigungszustand plausibel ist. Anschließend wird in einem Entscheidungsschritt 36 eine Entscheidung getroffen derart, dass bei unplausiblem detektierten Wasserdurchfluss eine Leckageroutine 33 durchlaufen wird. Für den Fall, dass der detektierte Wasserdurchfluss als plausibel eingestuft wird, folgt hier und vorzugsweise ein erneuter Durchlauf beginnend mit der Betätigungszustandserfassung 34.
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Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Plausibilitätsroutine 32 ereignisbasiert durchgeführt wird. Bei dem auslösenden Ereignis kann es sich im einfachsten Fall um ein Bedienereignis, beispielsweise um das Betätigen eines Bedientasters durch einen Bediener, handeln. Alternativ kann die Plausibilitätsroutine 32 zeitbasiert durchgeführt werden. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Plausibilitätsroutine 32 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt durchgeführt wird. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist es so, dass die Plausibilitätsroutine 32 zyklisch durchgeführt wird. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Plausibilitätsroutine 32 alle zwölf Stunden oder dergleichen durchgeführt wird.
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Bei allen obigen Varianten für das Auslösen der Plausibilitätsroutine 32 ist es vorgesehen, dass mit jedem Auslösen der Plausibilitätsroutine 32 die in 3 dargestellten Schritte, also eine Betätigungszustandserfassung 34, eine Durchflussdetektion 35, die Plausibilitätsroutine 32 selbst, der Entscheidungsschritt 36 und, je nach getroffener Entscheidung, ggf. die Leckageroutine 33 einhergehen.
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Grundsätzlich kann es sich bei dem detektierten Wasserdurchfluss um eine binäre Information darüber handeln, ob überhaupt ein Wasserdurchfluss detektiert worden ist oder nicht. Hier und vorzugsweise handelt es sich bei dem detektierten Wasserdurchfluss aber um eine Wasser-Fließgeschwindigkeit. Dabei kann es sich bei dem detektierten Wasserdurchfluss um einen zeitdiskreten Fließgeschwindigkeitswert, um einen auf eine Zeitdauer bezogenen mittleren Fließgeschwindigkeitswert, um einen auf eine Zeitdauer bezogenen Fließgeschwindigkeitsverlauf oder dergleichen handeln. Bei der in 2 dargestellten Situation handelt es sich bei dem detektierten Wasserdurchfluss um einen zeitdiskreten Fließgeschwindigkeitswert 37 (2b)).
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2a) zeigt den Betätigungszustand der Wasserverbraucher 3-6 über eine Zeitdauer beispielhaft. 2b) zeigt den dazugehörigen Fließgeschwindigkeitswert 37, der von dem Durchflussindikator 18 detektiert worden ist. Beispielsweise handelt es sich bei den Betätigungen 38 und 39 der Wasserverbraucher 4 und 3 um bedienergesteuerte Betätigungen, insbesondere um eine manuelle Betätigung einer Waschtischarmatur oder dergleichen. Im zeitlichen Überlappungsbereich zwischen den beiden Betätigungen 38, 39 kommt es zu einer entsprechenden Überhöhung der ermittelten Fließgeschwindigkeit, wie in 2b) zu erkennen ist. Hier und vorzugsweise werden die Wasserverbraucher 3-5 mittels des Steuersystems 2 auch automatisch betätigt, beispielsweise im Rahmen einer Stagnationsspülung. Dies kann beispielsweise zu der Betätigung 40 des Wasserverbrauchers 5 führen. Bei der Betätigung 41 des Wasserverbrauchers 5 handelt es sich dagegen vorzugsweise wieder um eine bedienergesteuerte Betätigung.
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2a) zeigt ferner, dass drei kurze, aufeinanderfolgende Betätigungen 42, 43, 44 des Wasserverbrauchers 6 stattfinden. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Waschgang des hier und vorzugsweise als Waschmaschine ausgestalteten Wasserverbraucher 6 handeln.
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Zusätzlich ist in 2 eine auftretende Leckage mit dem Bezugszeichen 45 angedeutet, die zu einem entsprechenden Anstieg Δv der detektierten Fließgeschwindigkeit führt.
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Eine bevorzugte Variante für die Umsetzung der Plausibilitätsroutine ist der Darstellung gemäß 2 ebenfalls zu entnehmen. Demnach wird in der Plausibilitätsroutine nach der Plausibilitätsvorschrift eine Normal-Fließgeschwindigkeit 46 ermittelt, die dem jeweils detektierten Betätigungszustand zugeordnet ist.
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2b) zeigt, dass die Normal-Fließgeschwindigkeit 46 von dem in 2a) gezeigten Betätigungszustand abgeleitet ist. Dabei ist zur Vereinfachung angenommen, dass jede Betätigung 38-44 einen vorbestimmten Anstieg der Fließgeschwindigkeit erzeugt. Dieser Anstieg der Fließgeschwindigkeit kann im einfachsten Falle als konstant vorgegeben werden. Grundsätzlich ist es aber denkbar, dass der Anstieg der Fließgeschwindigkeit von einem zu messenden Wasserdruck abhängig ermittelt wird. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Normal-Fließgeschwindigkeit 46 insgesamt basierend auf einem Strömungsmodell des Gebäude-Trinkwassernetzwerks 1 berechnet wird. Weiter kann die Normal-Fließgeschwindigkeit im leckagefreien Betrieb auch in einem Lernvorgang eingelernt werden.
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Im Rahmen der Plausibilitätsroutine wird nun die detektierte Fließgeschwindigkeit mit der Normal-Fließgeschwindigkeit 46 abgeglichen, wobei bei einem positiven Abgleich die detektierte Fließgeschwindigkeit als plausibel eingestuft wird.
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Bei einem negativen Abgleich dagegen wird die detektierte Fließgeschwindigkeit als unplausibel eingestuft, was, wie oben angesprochen, zu einem Durchführen der Leckageroutine führt.
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Hier und vorzugsweise wird der Abgleich derart vorgenommen, dass ein Überschreiten der Normal-Fließgeschwindigkeit 46 um einen vorbestimmten Grenzwert durch die detektierte Fließgeschwindigkeit als negativer Abgleich eingestuft wird. Andersherum wird ein Unterschreiten der Normal-Fließgeschwindigkeit 46 entsprechend als positiver Abgleich eingestuft.
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Interessant bei der Darstellung gemäß 2 ist die Tatsache, dass im Rahmen der Plausibilitätsroutine auch für die Betätigungen 42, 43, 44 eine Normal-Fließgeschwindigkeit 46 ermittelt worden ist, obwohl sich die Betätigungen 42, 43, 44 mittels des Steuersystems 2 über einen Kommunikationspfad nicht detektieren lassen. Wie es dennoch zu einer Ermittlung des den Wasserverbraucher 6 betreffenden Betätigungszustands kommen kann, wird weiter unten im Detail erläutert.
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Anstelle der Normal-Fließgeschwindigkeit 46 kann im Rahmen der Plausibilitätsroutine auch ein Normal-Fließgeschwindigkeitsbereich ermittelt werden, innerhalb dessen die detektierte Fließgeschwindigkeit liegen muss, um einen positiven Abgleich zu erreichen.
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Die Normal-Fließgeschwindigkeit 46 bzw. der Normal-Fließgeschwindigkeitsbereich geht gemäß der Plausibilitätsvorschrift vorzugsweise auf das Verbrauchsverhalten der Wasserverbraucher erster Art 3-5 und des mindestens einen Wasserverbrauchers zweiter Art 6 zurück. Dies bedeutet, dass die Normal-Fließgeschwindigkeit 46, wie in 2 gezeigt, aus dem Verbrauchszustand aller Wasserverbraucher 3-6 ermittelt wird. Grundsätzlich kann es aber auch vorgesehen sein, dass die Normal-Fließgeschwindigkeit 46 oder der Normal-Fließgeschwindigkeitsbereich gemäß der Plausibilitätsvorschrift allein auf das Verbrauchsverhalten der Wasserverbraucher erster Art 3-5 zurückgeht. Dies ist insbesondere vorteilhaft für den Fall, dass, wie oben angesprochen, der Bediener vor der Erfassung einer Leckage über eine Bedienschnittstelle aufgefordert wird, alle Wasserverbraucher zweiter Art 6 in den unbetätigten Status zu überführen.
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Eine weitere, bevorzugte und besonders einfach zu realisierende Variante geht wiederum auf die Situation zurück, bei der sich die Wasserverbraucher zweiter Art 6 in einem unbetätigten Status befinden. Hier wird vorgeschlagen, dass bei einem detektierten Betätigungszustand, der keine Betätigung der Wasserverbraucher erster Art 3-5 umfasst, die detektierte Wasser-Fließgeschwindigkeit nach der Plausibilitätsvorschrift nur als plausibel eingestuft wird, wenn die detektierte Fließgeschwindigkeit unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt oder null ist.
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Für den Fall, dass auch die Betätigung des mindestens einen Wasserverbrauchers zweiter Art 6 bei der Erfassung einer Leckage berücksichtigt werden soll, wird vorgeschlagen, dass mittels des Steuersystems 2 der Betätigungszustand mindestens eines Wasserverbrauchers zweiter Art 6 in einer Ermittlungsroutine ermittelt wird. Der der Plausibilitätsroutine zugrundeliegende Betätigungszustand umfasst dann vorzugsweise sowohl die obigen, elektronisch detektierten Betätigungen der Wasserverbraucher erster Art als auch die obigen, in der Ermittlungsroutine ermittelten Betätigungen der Wasserverbraucher zweiter Art.
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In einer ersten Variante der Ermittlungsroutine ist es so, dass der Betätigungszustand mindestens eines Wasserverbrauchers zweiter Art 6 von dem detektierten Wasserdurchfluss, insbesondere von der detektierten Fließgeschwindigkeit, abgeleitet wird. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass ein Wasserverbraucher zweiter Art 6 ein charakteristisches Betätigungsverhalten aufweist, das zu einem charakteristischen Verlauf der detektierten Fließgeschwindigkeit führt. Dies ist in 2a) mit den Betätigungen 42, 43, 44 und dem resultierenden, in 2b) dargestellten Verlauf der detektierten Fließgeschwindigkeit mit drei Impulsen 47, 48, 49 gezeigt.
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Alternativ kann es in der Ermittlungsroutine vorgesehen sein, dass der Betätigungszustand mindestens eines Wasserverbrauchers zweiter Art 6 über eine Bedienschnittstelle von einem Bediener eingebbar ist. Am Beispiel eines einfachen Wasserhahns kann dies bedeuten, dass der Bediener das Steuersystem 2 über eine manuelle Betätigung des Wasserverbrauchers 6 durch eine entsprechende Eingabe über die Bedienschnittstelle informiert.
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Für die Umsetzung der Leckageroutine sind eine Reihe vorteilhafter Varianten denkbar. Vorzugsweise ist es so, dass in der Leckageroutine eine Leckagemeldung abgegeben wird. Dies wird weiter vorzugsweise dadurch realisiert, dass die Leckagemeldung mittels des Steuersystems 2 an mindestens eine vorbestimmte Kommunikationseinheit 47, insbesondere eine übergeordnete Steuerung, ein Smartphone oder dergleichen, abgegeben wird. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Kommunikationseinheit 47 um ein Smartphone, das der Bediener, hier eine für den Betrieb des Gebäude-Trinkwassernetzwerks 5 verantwortliche Person, bei sich trägt. Bei dieser Kommunikationseinheit 47 kann es sich auch um die oben genannte Bedienschnittstelle handeln, über die der Bediener dem Steuersystem 2 eine manuelle Betätigung eines Wasserverbrauchers zweiter Art 6 mitteilt.
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Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass mittels des Steuersystems 2 in der Leckageroutine mindestens ein Leitungsabschnitt des Gebäude-Trinkwassernetzwerks 1 abgesperrt wird. Je nach Umfang der Abweichung der detektierten Fließgeschwindigkeit von der Normal-Fließgeschwindigkeit 46 kann es sogar vorteilhaft sein, das oben angesprochene Hauptventil 8 des Gebäude-Trinkwassemetzwerks 1 abzusperren.
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Hier und vorzugsweise ist die Durchflussindikatoranordnung 17 mit zwei Durchflussindikatoren 18, 19 ausgestattet. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass die Durchflussindikatoranordnung 17 mehrere Durchflussindikatoren aufweisen, die in unterschiedlichen Leitungsabschnitten 20 des Gebäude-Trinkwassernetzwerks 1 angeordnet sind.
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Vorzugsweise weist mindestens ein Durchflussindikator 18, 19 der Durchflussindikatoranordnung 17 einen Durchflusssensor zur direkten Ermittlung eines Wasserdurchflussses auf. Hierbei kann es sich um einen Ultraschallsensor, einen Turbinensensor oder dergleichen handeln.
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Alternativ kann es vorgesehen sein, dass mindestens ein Durchflussindikator 18, 19 der Durchflussindikatoranordnung 17 einen Durchflusssensor zur indirekten Ermittlung eines Wasserdurchflusses aufweist. Bei einem solchen Durchflusssensor zur indirekten Ermittlung eines Wasserdurchflusses kann es sich um einen Temperatursensor handeln, wobei aus einer detektierten Temperaturänderung auf einen Wasserdurchfluss geschlossen werden kann. Grundsätzlich kann es sich bei dem Durchflusssensor zur indirekten Ermittlung eines Wasserdurchflusses auch um einen akustischen Sensor handeln, mit dem aus den Strömungsgeräuschen des den betreffenden Leitungsabschnitt 20 durchströmenden Wassers auf die Fließgeschwindigkeit geschlossen werden kann. Andere Möglichkeiten für die Detektion der Fließgeschwindigkeit sind denkbar.
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Es darf noch auf eine Anordnung in einem Gebäude-Trinkwassernetzwerk 1 hingewiesen werden, auf die das vorschlagsgemäße Verfahren in besonders vorteilhafter Weise anwendbar ist. Hier ist es so, dass mindestens ein Durchflussindikator 18, 19 hydraulisch in Reihe mit mindestens einem Wasserverbraucher erster Art 3-5 angeordnet ist, so dass jede detektierte Fließgeschwindigkeit bei unterstellter Leckagefreiheit nur auf eine Betätigung dieses mindestens einen Wasserverbrauchers 3-5 zurückgehen kann, wobei nach der Plausibilitätsvorschrift bei einem Betätigungszustand, der keine Betätigung dieses mindestens einen Wasserverbrauchers umfasst, jeder detektierte Wasserdurchfluss als unplausibel eingestuft wird. In dieser Situation besteht also ein direkter Zusammenhang zwischen einer Betätigung des betreffenden Wasserverbrauchers 3-5 erster Art und der detektierten Fließgeschwindigkeit. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn dem betreffenden Wasserverbraucher 3-5 ein Eckventil zugeordnet ist, der einen mit dem betreffenden Wasserverbraucher 3-5 hydraulisch in Reihe geschalteten Durchflussindikator 18, 19 aufweist.
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Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird das Steuersystem 2, das der Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens dient, als solches beansprucht. Auf alle diesbezüglichen Ausführungen darf verwiesen werden.
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Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird das Gebäude-Trinkwassernetzwerk 1 mit einem obigen Steuersystem 2 als solches beansprucht. Auch insoweit darf auf alle Ausführungen zu den beiden vorgenannten Lehren verwiesen werden.
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Schließlich darf noch darauf hingewiesen werden, dass zusätzlich zu der Durchflussindikatoranordnung 17 eine Druckindikatoranordnung zur Detektion eines Leitungsdrucks vorgesehen sein kann. Der detektierte Leitungsdruck kann insbesondere dafür genutzt werden, die Normal-Fließgeschwindigkeit an eine Änderung des Leitungsdrucks anzupassen.
