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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Verschmutzung einer mit einer Sanitärarmatur verbundenen Abgabeeinrichtung für eine Flüssigkeit und eine Sanitärarmatur. Solche Sanitärarmaturen dienen insbesondere der bedarfsgerechten Abgabe einer Flüssigkeit an Waschbecken, Spülbecken, Duschen und/oder Badewannen.
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Sanitärarmaturen können mit Abgabeeinrichtungen beispielsweise in Form von Brausen, wie zum Beispiel Kopfbrausen und/oder Handbrausen, verbunden sein, durch die die Flüssigkeit in zumindest einer Strahlart, beispielsweise in Form von Regenstrahlen, Vollstrahlen, Massagestrahlen und/oder Perlstrahlen, abgebbar ist. Die Brausen können im Laufe der Zeit verkalken, sodass eine Qualität eines Strahlbilds der abgegebenen Flüssigkeit sinken kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere ein Verfahren anzugeben, mit dem eine Verschmutzung bzw. Verkalkung einer mit der Sanitärarmatur verbundenen Abgabeeinrichtung zuverlässig erkannt werden kann. Zudem soll auch eine Sanitärarmatur angegeben werden, durch deren Steuerung eine Verschmutzung bzw. Verkalkung einer mit der Sanitärarmatur verbundenen Abgabeeinrichtung zuverlässig erkennbar ist.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren und einer Sanitärarmatur gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Hierzu trägt ein Verfahren zur Erkennung einer Verschmutzung einer mit einer Sanitärarmatur verbundenen Abgabeeinrichtung für eine Flüssigkeit bei, das zumindest die folgenden Schritte aufweist:
- a) Bestimmen eines Durchflusskennwerts der Abgabeeinrichtung; und
- b) Vergleichen des Durchflusskennwerts mit einem ursprünglichen Durchflusskennwert der Abgabeeinrichtung.
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Die Sanitärarmatur dient beispielsweise der Bereitstellung einer Flüssigkeit an einem Waschbecken, Spülbecken, Dusche und/oder Badewanne. Insbesondere kann die Sanitärarmatur nach Art einer Duscharmatur, Badewannenarmatur, elektronischen Sanitärarmatur, Multifunktionsarmatur und/oder Unterputzarmatur ausgebildet sein. Bei der Flüssigkeit kann es sich insbesondere um Wasser oder Mischwasser handeln. Die Sanitärarmatur kann ein Armaturengehäuse aufweisen, das bevorzugt zumindest teilweise aus Kunststoff und/oder (Guss-)Metall, wie zum Beispiel Messing, besteht. Das Armaturengehäuse kann nach Art eines Unterputzeinbaukörpers und/oder zumindest teilweise zylinderförmig ausgebildet sein. Das Armaturengehäuse kann an einer Wand eines Gebäudes, an einer Wand der Dusche, in der Dusche, innerhalb eines Mauerdurchbruchs der Wand, in einer Vertiefung der Wand, unter Putz, an dem Waschbecken, an dem Spülbecken, an der Badewanne, an einer Arbeitsplatte und/oder an einem sonstigen Träger befestigt sein.
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Das Armaturengehäuse kann einen Kaltwassereinlass für Kaltwasser und einen Warmwassereinlass für Warmwasser aufweisen. Der Kaltwassereinlass kann über eine Kaltwasserzuführleitung mit einer Kaltwasserquelle, beispielsweise nach Art eines (öffentlichen) Wasserversorgungsnetzes, verbunden sein. Der Warmwassereinlass kann über eine Warmwasserzuführleitung mit einer Warmwasserquelle, beispielsweise nach Art eines Boilers oder einer Zentralheizung, verbunden sein. Die Kaltwasserzuführleitung und/oder die Warmwasserzuführleitung können zumindest teilweise nach Art einer Schlauchleitung und/oder Rohrleitung ausgebildet sein. Die Sanitärarmatur kann ein Mischventil umfassen, mit dem das Kaltwasser und Warmwasser zu Mischwasser mit einer gewünschten Mischwassertemperatur mischbar sind. Das Mischventil kann insbesondere in dem Armaturengehäuse angeordnet sein. Das Kaltwasser kann eine Kaltwassertemperatur aufweisen, die insbesondere maximal 25 °C [Celsius], bevorzugt 1 °C bis 25 °C, besonders bevorzugt 5 °C bis 20 °C beträgt. Das Warmwasser kann eine Warmwassertemperatur aufweisen, die insbesondere maximal 90 °C, bevorzugt 25 °C bis 90 °C, besonders bevorzugt 55 °C bis 65 °C, beträgt.
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Das Armaturengehäuse kann zumindest einen Mischwasserauslass für das Mischwasser, beispielsweise einen, zwei oder drei Mischwasserauslässe, aufweisen. Der zumindest eine Mischwasserauslass kann starr oder bewegbar, insbesondere verschwenkbar und/oder zumindest teilweise ausziehbar, an dem Armaturengehäuse ausgebildet sein. Über den zumindest einen Mischwasserauslass ist die Sanitärarmatur mit zumindest einer Abgabeeinrichtung zur Abgabe der Flüssigkeit bzw. des Mischwassers an eine Umgebung verbunden. Bei der Umgebung kann es sich beispielsweise um einen Bereich des Waschbeckens, des Spülbeckens, der Dusche und/oder der Badewanne handeln. Die zumindest eine Abgabeeinrichtung kann nach Art einer Brause, Kopfbrause, Handbrause, Seitenbrause, Strahlbildner, Düse, Auslauföffnung und/oder Mousseur ausgebildet sein. Durch die Abgabeeinrichtung ist die Flüssigkeit bzw. das Mischwasser insbesondere in zumindest einer Strahlart, beispielsweise in Form von Regenstrahlen, Vollstrahlen, Massagestrahlen und/oder Perlstrahlen, abgebbar. Die zumindest eine Abgabeeinrichtung kann über eine Verbindungsleitung mit dem zumindest einen Mischwasserauslass verbunden sein. Die Verbindungsleitung kann zumindest teilweise nach Art einer Schlauchleitung und/oder Rohrleitung ausgebildet sein.
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In einem Schritt a) wird ein (aktueller) Durchflusskennwert der Abgabeeinrichtung bestimmt. Bei dem Durchflusskennwert kann es sich insbesondere um einen Kennwert für eine hydraulische Charakteristik der Abgabeeinrichtung und/oder eine Kenngröße für einen erzielbaren (maximalen) Flüssigkeitsdurchsatz der Abgabeeinrichtung handeln. Insbesondere kann es sich bei dem Durchflusskennwert um einen Durchflusskoeffizient (Kv-Wert) der Abgabeeinrichtung handeln. Alternativ kann es sich bei dem Durchflusskennwert um einen Druckverlustbeiwert (Zeta) handeln. Der Druckverlustbeiwert ist in der Strömungslehre ein dimensionsloses Maß für den Druckverlust in einem durchströmten Bauteil, wie der Sanitärarmatur, der Verbindungsleitung und/oder der Abgabeeinrichtung. Der Durchflusskennwert der Abgabeeinrichtung hängt von einer Verschmutzung bzw. Verkalkung der Abgabeeinrichtung ab, sodass der Durchflusskennwert als Maß für die Verschmutzung bzw. Verkalkung der Abgabeeinrichtung dienen kann. Beispielsweise sinkt mit steigender Verschmutzung bzw. Verkalkung der Durchflusskoeffizient.
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Die Bestimmung des (aktuellen) Durchflusskennwerts der Abgabeeinrichtung kann beispielsweise regelmäßig bzw. in regelmäßigen zeitlichen Abständen erfolgen.
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In einem Schritt b) wird der (aktuelle) Durchflusskennwert der Abgabeeinrichtung mit einem ursprünglichen (bzw. früheren) Durchflusskennwert der Abgabeeinrichtung verglichen. Bei dem ursprünglichen Durchflusskennwert handelt es sich insbesondere um den Durchflusskennwert einer neuen, gereinigten und/oder entkalkten Abgabeeinrichtung. Der ursprüngliche Durchflusskennwert kann beispielsweise (unmittelbar) nach einer Installation der neuen Abgabeeinrichtung und/oder nach einer Reinigung und/oder Entkalkung der Abgabeeinrichtung bestimmt werden. Der Vergleich kann beispielsweise durch Bilden einer Differenz zwischen dem (aktuellen) Durchflusskennwert und dem ursprünglichen Durchflusskennwert der Abgabeeinrichtung erfolgen. Erreicht die Differenz einen vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzwert, ist ein Austausch oder eine Reinigung der Abgabeeinrichtung erforderlich. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass die Flüssigkeit durch die Abgabeeinrichtung stets mit einem hochwertigen Strahlbild abgegeben werden kann. Zudem wird vermieden, dass ein Druck der Flüssigkeit bzw. des Mischwassers in der Abgabeeinrichtung zu weit steigt, wodurch Wasserwege der Abgabeeinrichtung geschont werden.
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In Schritt a) kann ein Differenzdruck bestimmt werden. Insbesondere kann in Schritt a) ein Differenzdruck der Flüssigkeit bzw. des Mischwassers bestimmt werden. Der Differenzdruck kann beispielsweise durch Bestimmung einer Differenz zwischen den Drücken der Flüssigkeit bzw. des Mischwassers an zwei entlang eines Strömungspfads der Flüssigkeit bzw. des Mischwassers beabstandeten Messpunkten in der Sanitärarmatur, der Verbindungsleitung und/oder der Abgabeeinrichtung berechnet werden. Bei dem Differenzdruck kann es sich beispielsweise um eine Differenz eines (ersten) Drucks der Flüssigkeit bzw. des Mischwassers an einem ersten Messpunkt und eines (zweiten) Drucks der Flüssigkeit bzw. des Mischwassers an einem zweiten Messpunkt handeln. Dies kann beispielsweise auch sinnvoll sein, um einen Volumenstrom der Flüssigkeit bzw. des Mischwassers zu berechnen und/oder indirekt zu ermitteln, insbesondere wenn ein hydraulischer Widerstand zwischen dem ersten Messpunkt und dem zweiten Messpunkt bekannt und/oder unveränderlich ist. Die Bestimmung des Volumenstroms bzw. eine Durchflussmessung kann mittels Differenzdruckmessung erfolgen.
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Der Differenzdruck (bzw. ein Relativdruck) kann zwischen einem Druck der Flüssigkeit und einem Atmosphärendruck bestimmt werden. Insbesondere kann der Differenzdruck zwischen einem Druck des Mischwassers und dem Atmosphärendruck bestimmt werden. Der Druck der Flüssigkeit und/oder des Mischwassers kann in einer Mischwasserleitung für das Mischwasser in der Sanitärarmatur gemessen werden. Bei dem Atmosphärendruck kann es sich insbesondere um einen Luftdruck der Umgebung der Sanitärarmatur handeln. Es reicht die Messung des Differenzdrucks bzw. des Relativdrucks an einer Stelle in der Sanitärarmatur, der Verbindungsleitung oder der Abgabeeinrichtung aus. Der zweite Druck (der Druck nach einem hydraulischen Widerstand) ist im Fall der Abgabeeinrichtung der Luftdruck. Der gemessene Relativdruck kann somit unmittelbar als Differenzdruck bzw. Druckabfall in die Berechnung des Durchflusskennwerts eingehen.
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Der Differenzdruck kann mit einem in der Sanitärarmatur angeordneten Relativdrucksensor gemessen werden. Der Relativdrucksensor misst insbesondere den Differenzdruck zwischen dem Druck der Flüssigkeit bzw. des Mischwassers in der Sanitärarmatur und dem Atmosphärendruck.
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In Schritt a) kann ein Volumenstrom der Flüssigkeit bestimmt werden, mit dem die Flüssigkeit von der Sanitärarmatur an die Flüssigkeitsabgabeeinrichtung abgegeben wird. Insbesondere kann in Schritt a) ein Volumenstrom des Mischwassers bestimmt werden.
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Der Volumenstrom kann mit zumindest einem Durchflusssensor gemessen werden. Alternativ kann der Volumenstrom aus Messwerten anderer Sensoren, beispielsweise zumindest eines Drucksensors zur Bestimmung des (ersten) Drucks der Flüssigkeit bzw. des Mischwassers an dem ersten Messpunkt und des (zweiten) Drucks der Flüssigkeit bzw. des Mischwassers an dem zweiten Messpunkt, berechnet werden.
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Der zumindest eine Durchflusssensor kann in oder an einer Mischwasserleitung der Sanitärarmatur angeordnet sein.
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Der zumindest eine Durchflusssensor kann in oder an einer Kaltwasserleitung der Sanitärarmatur und/oder Warmwasserleitung der Sanitärarmatur angeordnet sein. Ein Volumenstrom des Kaltwassers (beispielsweise in der Kaltwasserleitung der Sanitärarmatur) und ein Volumenstrom des Warmwassers (beispielsweise in der Warmwasserleitung der Sanitärarmatur) können gemessen und aus diesen Messwerten der Volumenstrom des Mischwassers berechnet werden.
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Der Differenzdruck und der Volumenstrom können zur Berechnung des Durchflusskennwerts bzw. des Durchflusskoeffizienten dienen. Der Durchflusskoeffizient bzw. der Kv-Wert ist ein Maß für den erzielbaren Durchsatz der Flüssigkeit bzw. des Mischwassers durch die Abgabeeinrichtung, deren Einheit m
3/h [Kubikmeter pro Stunde] ist. Der Durchflusskoeffizient bzw. der Kv-Wert kann für Wasser mit folgender Formel berechnet werden:
mit:
- • Q = Volumenstrom
- • Δp = Differenzdruck/Druckabfall
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Ein Hinweis kann ausgegeben werden, wenn eine Differenz zwischen dem ursprünglichen Durchflusskennwert und dem in Schritt a) bestimmten Durchflusskennwert einen Grenzwert erreicht. Insbesondere kann ein Hinweis ausgegeben werden, wenn eine Differenz zwischen dem ursprünglichen Durchflusskoeffizienten und dem in Schritt a) bestimmten Durchflusskoeffizienten den Grenzwert erreicht und/oder übersteigt. Erreicht die Differenz den (vorgegebenen oder vorgebbaren) Grenzwert, ist ein Austausch oder eine Reinigung der Abgabeeinrichtung erforderlich. Dies kann dem Benutzer der Sanitärarmatur, einem Wartungsservice der Sanitärarmatur und/oder einem Hausmeister durch den Hinweis signalisiert werden. Bei dem Hinweis kann es sich beispielsweise um ein optisches und/oder akustisches Signal handeln. Hierzu kann die Sanitärarmatur und/oder die Abgabeeinrichtung eine optische Anzeige, einen optischen Signalgeber und/oder einen akustischen Signalgeber aufweisen. Weiterhin kann der Hinweis durch die Sanitärarmatur als elektronischer Hinweis, beispielsweise in Form einer elektronischen Nachricht, Push-Nachricht oder E-Mail, erfolgen. Der Hinweis kann an ein externes Gerät, wie zum Beispiel einen Computer oder Smartphone, gesendet werden. Hierzu kann die Sanitärarmatur, beispielsweise via Funkverbindung, über eine Internetverbindung verfügen und/oder eine Internetverbindung aufbauen.
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Einem weiteren Aspekt folgend wird eine Sanitärarmatur vorgeschlagen, die zumindest Folgendes aufweist:
- - eine Abgabeeinrichtung für eine Flüssigkeit; und
- - eine Steuerung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, das hier beschriebene Verfahren durchzuführen.
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Die Steuerung kann nach Art eines Datenverarbeitungssystems, einer Steuereinheit und/oder eines Steuergeräts ausgebildet sein und/oder einen Mikrocontroller umfassen.
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Für weitere Einzelheiten der Sanitärarmatur wird vollumfänglich auf die Beschreibung des Verfahrens verwiesen.
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Weiter wird ein Computerprogramm vorgeschlagen, umfassend Befehle, die bewirken, dass die hier offenbarte Sanitärarmatur die hier offenbarten Verfahrensschritte ausführt. Es ist ferner möglich, ein computerlesbares Medium vorzusehen, auf dem dieses Computerprogramm gespeichert ist.
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Für weitere Einzelheiten des Computerprogramms wird vollumfänglich auf die Beschreibung des Verfahrens und der Sanitärarmatur verwiesen.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Dabei sind gleiche Bauteile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen beispielhaft und schematisch:
- 1: eine Sanitärarmatur mit einer Abgabeeinrichtung für eine Flüssigkeit; und
- 2: ein Bedienelement für die Sanitärarmatur.
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Die 1 zeigt eine Sanitärarmatur 1 mit einem Armaturengehäuse 9. Die Sanitärarmatur 1 ist hier nach Art einer elektronischen Sanitärarmatur 1 zur Unterputzmontage in einer Wand eines hier nicht gezeigten Gebäudes oder einer Wand einer hier nicht gezeigten Dusche ausgebildet. Das Armaturengehäuse 9 weist einen Warmwassereinlass 10 für Warmwasser, einen Kaltwassereinlass 11 für Kaltwasser und einen Mischwasserauslass 12 für Mischwasser auf. Der Warmwassereinlass 10 ist über eine Warmwasserzuführleitung 14 mit einer Warmwasserquelle 13 verbunden, sodass das Warmwasser dem Warmwassereinlass 10 von der Warmwasserquelle 13 über die Warmwasserzuführleitung 14 zuführbar ist. Der Kaltwassereinlass 11 ist über eine Kaltwasserzuführleitung 16 mit einer Kaltwasserquelle 15 verbunden, sodass das Kaltwasser dem Kaltwassereinlass 11 von der Kaltwasserquelle 15 über die Kaltwasserzuführleitung 16 zuführbar ist. Die Sanitärarmatur 1 umfasst eine Warmwasserleitung 7, über die das Warmwasser von dem Warmwassereinlass 10 einem Mischventil 17 zuführbar ist, und eine Kaltwasserleitung 6, über die das Kaltwasser von dem Kaltwassereinlass 11 dem Mischventil 17 zuführbar ist. Das Warmwasser und Kaltwasser sind durch das Mischventil 17 zu Mischwasser mit einer gewünschten Mischwassertemperatur mischbar. Das Mischwasser ist von dem Mischventil 17 über eine Mischwasserleitung 5 dem Mischwasserauslass 12 zuführbar. Der Mischwasserauslass 12 ist über eine Verbindungsleitung 18 mit einer Abgabeeinrichtung 2 verbunden, über die das Mischwasser an eine Umgebung 22 abgebbar ist.
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In der Mischwasserleitung 5 ist ein Relativdrucksensor 3 und ein Durchflusssensor 4 angeordnet, die (datenleitend) mit einer Steuerung 8 der Sanitärarmatur 1 verbunden sind. In einem Schritt a) wird mithilfe der Steuerung 8 ein Durchflusskennwert der Abgabeeinrichtung 2 bestimmt. Hierzu wird durch den Relativdrucksensor 3 ein Differenzdruck zwischen dem durch die Mischwasserleitung 5 strömenden Mischwasser und einem Atmosphärendruck in der Umgebung 22 gemessen. Weiterhin wird durch den Durchflusssensor 4 ein Volumenstrom des Mischwassers in der Mischwasserleitung 5 gemessen. Das Mischventil 17 kann dabei vollständig geöffnet sein. Anhand des Differenzdrucks und des Volumenstroms berechnet die Steuerung 8 den (aktuellen) Durchflusskennwert. In einem Schritt b) vergleicht die Steuerung 8 den in Schritt a) bestimmten (aktuellen) Durchflusskennwert mit einem ursprünglichen Durchflusskennwert der Abgabeeinrichtung 2 durch Bilden einer Differenz zwischen dem ursprünglichen Durchflusskennwert und dem aktuellen Durchflusskennwert. Erreicht die Differenz einen Grenzwert ist die Abgabeeinrichtung 2 verschmutzt bzw. verkalkt. In diesem Fall sendet die Steuerung 8 einen Hinweis an einen Benutzer der Sanitärarmatur 1 und/oder einen Wartungsservice für die Sanitärarmatur 1.
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Die 2 zeigt ein Bedienelement 19 für die in der 1 gezeigte Sanitärarmatur 1. Das Bedienelement 19 kann beispielsweise an der Wand des Gebäudes oder der Dusche angebracht sein. Das Bedienelement 19 umfasst ein erstes Betätigungselement 20 zur Einstellung der Mischwassertemperatur und ein zweites Betätigungselement 21 zum Öffnen und/oder Schließen des in der 1 gezeigten Mischventils 17. Das erste Betätigungselement 20 ist hier beispielhaft nach Art eines Drehgriffs und das zweite Betätigungselement 21 nach Art eines Druckknopfs ausgebildet. Das Bedienelement 19 kann (datenleitend) mit der in der 1 gezeigten Sanitärarmatur 1 bzw. der Steuerung 8 der Sanitärarmatur 1 verbunden sein. Die Steuerung 8 kann das Mischventil 17 in Abhängigkeit einer Betätigung des ersten Betätigungselements 20 und/oder des zweiten Betätigungselements 21 durch den Benutzer der Sanitärarmatur 1 steuern. Hierzu ist das Mischventil 17 elektrisch betätigbar.
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Durch die vorliegende Erfindung ist eine Verschmutzung bzw. Verkalkung der mit der Sanitärarmatur 1 verbundenen Abgabeeinrichtung 2 erkennbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sanitärarmatur
- 2
- Abgabeeinrichtung
- 3
- Relativdrucksensor
- 4
- Durchflusssensor
- 5
- Mischwasserleitung
- 6
- Kaltwasserleitung
- 7
- Warmwasserleitung
- 8
- Steuerung
- 9
- Armaturengehäuse
- 10
- Warmwassereinlass
- 11
- Kaltwassereinlass
- 12
- Mischwasserauslass
- 13
- Warmwasserquelle
- 14
- Warmwasserzuführleitung
- 15
- Kaltwasserquelle
- 16
- Kaltwasserzuführleitung
- 17
- Mischventil
- 18
- Verbindungsleitung
- 19
- Bedienelement
- 20
- erstes Betätigungselement
- 21
- zweites Betätigungselement
- 22
- Umgebung