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Die vorliegende Erfindung betrifft ein nachrüstbares Duschsystem, welches dafür vorgesehen ist, Wasser in einem Kreislauf zu recyceln.
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Der Wasserverbrauch im Haushalt ist mit ca. 100–300 Liter pro Kopf und Tag in den Industrieländern sehr hoch. Ein nicht unbeträchtlicher Anteil an diesem Verbrauch wird für das tägliche Duschen aufgewendet. Bei einem typischen Duschvorgang werden über einen Zeitraum von ca. 5 Minuten ungefähr 50–60 Liter Wasser verbraucht. Von vielen Menschen wird es zudem als angenehm empfunden, beispielsweise an kälteren Tagen, länger duschen zu können. Entsprechend steigen die Kosten für die Bereitstellung und Temperierung des benötigten Frischwassers. Die Heizkosten sind insbesondere bei einem Einsatz von elektrischen Durchlauferhitzer hoch. Der Frischwasserverbrauch stellt in vielen Regionen der Welt ein deutlich größeres Problem als in Deutschland dar.
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Neben dem Energieverbrauch ist der Komfort beim Duschen ein weiterer wichtiger Aspekt. Übliche Wasseranschlüsse stellen ca. 15 Liter Wasser pro Minute bereit. Klassische Brauseduschköpfe können an solchen Wasseranschlüssen ca. 10–15 Liter Wasser pro Minute bereitstellen. Bei den beliebten größeren Flächenduschköpfen ist ein höherer Volumenstrom wünschenswert, um ein angenehmeres Duschgefühl zu ermöglichen.
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Das bereitgestellte Wasser hat während des Duschens nur einen kurzen Körperkontakt. Ohne weitere Maßnahmen geht das Wasser sowie die darin enthaltene Energie über den Abfluss verloren, so dass ein herkömmlicher Duschvorgang einen recht ineffizienten Vorgang darstellt. Das Wasser hat nach dem vorangegangenen Körperkontakt nur eine unwesentlich geringere Reinheit als das bereitgestellte Frischwasser. Zudem enthält ist die Temperatur des abgeführten Brauchwassers nur unwesentlich geringer als die Temperatur, mit welcher es über den Duschkopf bereitgestellt worden ist. Für längere Duschvorgänge wäre es daher wünschenswert, das Wasser in geeigneter Weise zumindest teilweise auffangen und über einen Kreislauf weiter zum Duschen nutzen zu können.
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Wasserkreislaufsysteme sind grundsätzlich aus industriellen Anwendungen, wie z. B. Waschstraßen, bekannt. Im Haushaltsbereich sind Kreislaufsystemsysteme in Geschirrspülern bekannt. Auch verschiedene Kreislaufduschsysteme sind im Stand der Technik bekannt.
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US 5,353,448 A (Lee) beschreibt mehrere Ausführungsformen von Kreislaufduschsystemen. Die Ausführungsformen, die Lösungen für eine Zuheizung des zurückgeführten Wassers beschreiben, sehen keine strikte Trennung des Kreislaufwassers und des Frischwassers vor. Die Verbindung von Kreislauf- und Frischwassersystem erfolgt über Rückschlagventile, bei denen Fehlfunktionen nicht sicher ausgeschlossen werden können und die als alleiniger Schutz nach
DIN1988,
DIN EN1717, sowie TrinkwV§17 nicht ausreichend sind. Zudem ist die Energieversorgung des Kreislaufsystems nicht sicher gelöst. Die beschriebene Energieversorgung über einen direkten Anschluss des Kreislaufsystems an ein 230-Volt-Netzwerk ist aufgrund der im Fehlerfall auftretenden Fehlerströme als nachteilig anzusehen. Die in Lee beschriebene Batterielösung macht es erforderlich, das Kreislaufsystem entweder ebenfalls über ein Ladekabel an das 230-Volt-Netzwerk anzuschließen oder die gesamte Einheit einschließlich Pumpe und Batterie abzurüsten und außerhalb der Dusche aufzuladen. Die beschriebenen Lösungen sind somit entweder nicht ausreichend sicher oder unkomfortabel.
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US 2014/0304908 A (Newman) beschreibt ein System, welches für eine Nachrüstung in einer bestehenden Dusche vorgesehen ist. Newman können unter anderem Lösungen für den Wasserkreislauf, die Wasserheizung, die Temperaturregelung sowie die Behandlung von Erregern und Keimen mittels ultraviolettem Lichts entnommen werden. Die beschriebene Energieversorgung über einen direkten Anschluss des Kreislaufsystems an ein 230-Volt-Netzwerk ist aufgrund der im Fehlerfall auftretenden Fehlerströme als nachteilig anzusehen. Weiterhin nachteilig ist der umfangreiche Aufbau mit vielen Rohrleitungen, was komplex bei der Installation ist und Reinigung ist. Zudem kann das System bei Bedarf aufgrund der Sperrigkeit nicht auf einfache Weise entfernt werden.
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US2011/0225722 A (Jedo) hat im Hinblick auf die Installation ähnliche Nachteile. Insbesondere die Integration des Pumpsystems in die Duschwanne macht eine einfache Nachrüstung unmöglich.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein nachrüstbares Duschsystem anzugeben, welches dafür vorgesehen ist, den Wasserverbrauch zu reduzieren und auf einfache Weise in bestehenden Duschen oder Badewannen installiert werden kann. Zudem soll eine normkonforme und zugleich komfortable Zuheizung des Kreislaufwassers über das Frischwassersystem ermöglicht werden. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen sicheren Betrieb des Systems zu gewährleisten und Stromunfälle sicher auszuschließen.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele beschrieben, welche eine bevorzugte Ausgestaltung beschreiben. Es zeigen:
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1: eine Duschzelle mit einem nachrüstbaren Duschsystem,
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2: eine Detailansicht des nachrüstbaren Duschsystems in einem seitlichen Schnitt.
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1 stellt eine Duschzelle (100) dar, die für einen Kreislaufbetrieb mit einem nachrüstbaren Duschsystem (130) versehen ist. Die Duschzelle umfasst eine Duschkabine (110), eine Handbrause (111) für einen Frischwasserbetrieb, der an einer Halterung (112) befestigt und über einen Schlauch (113) mit einem Frischwasserzulauf (114) verbunden ist. Der Frischwasserzulauf (114) kann beispielsweise als eine Mischbatterie für die Zuführung von heißem und kaltem Frischwasser ausgeführt sein. Der Schlauch (113) kann ist über ein Umschaltventil (120) mit dem Frischwasserzulauf (114) verbunden. Die Duschkabine (110) umfasst eine Wand (119) und eine Wanne (115) mit einem Boden (116) und einem Rand (117) sowie eine Öffnung (118), welche für die Ableitung von Abwasser über eine Drainage (nicht gezeigt) vorgesehen ist. Die Öffnung (118) kann mittels eines Überlaufstöpsels (125) verschlossen werden.
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Das nachrüstbare Duschsystem (130) ist so ausgestaltet, dass es eben auf dem Boden (116) der Wanne (115) angeordnet werden kann. Das nachrüstbare Duschsystem (130) ist so eingerichtet, dass es Brauchwasser, welches sich in der Wanne (115) angesammelt hat, aufnehmen kann. Weiterhin ist das nachrüstbare Duschsystem (130) über einen Schlauch (121) mit dem Umschaltventil (120) bzw. dem Frischwasserzulauf (114) verbindbar, so dass das nachrüstbare Duschsystem (130) bei Bedarf vortemperiertes Frischwasser aufnehmen kann. Das nachrüstbare Duschsystem (130) ist über einen weiteren Schlauch (122) mit einem Duschkopf (123) verbunden. Das nachrüstbare Duschsystem (130) sowie die Funktionsweise des Systems werden im nachfolgenden im Anhand der 2 weiter beschrieben. Der Duschkopf (123) kann beispielsweise als großflächiger Regenduschkopf ausgeführt sein. Schlauch (122) und Duschkopf (123) sind mit einer Halterung (124) an der Duschzelle (100) befestigt.
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In einer vereinfachten Ausführungsform (hier nicht dargestellt) können das Umschaltventil (120) und der Schlauch (121) entfallen. Stattdessen kann der Schlauch (113) mittels eines Schnellverschlusses von der Handbrause (111) getrennt und mit dem nachrüstbaren Duschsystem (130) verbunden werden. Hierdurch können die Kosten für eine Nachrüstung reduziert werden, wenngleich im Betrieb so einige zusätzliche Handgriffe durch den Anwender notwendig sind.
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2 zeigt eine Detailansicht des nachrüstbaren Duschsystems (130) in einem seitlichen Schnitt. Das nachrüstbare Duschsystem (130) umfasst eine Pumpeneinheit (210), eine Batterieeinheit (250), die lösbar mit der Pumpeneinheit (210) verbunden ist, einen Frischwasserzulauf (260), einen Brauchwasserzulauf (270) und einen Kreislaufwasseranschluss (280).
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Der Frischwasserzulauf (260) ist für die Zuführung von vortemperiertem Frischwasser aus dem Frischwasserzulauf (114) vorgesehen und kann dafür z. B. über den Schlauch (121) mit dem Frischwasserzulauf (114) fest verbunden werden. Alternativ kann die Verbindung mit dem Frischwasserzulauf (114) auch trennbar über den Schlauch (113) hergestellt werden. Dazu können die Handbrause (111) und der Frischwasserzulauf (260) mit geeigneten Schnellverschlüssen versehen sein. In dieser Ausführung entfallen das Umschaltventil (120) und der Schlauch (121) entsprechend.
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In der in 2 dargestellten Ausführung ist der Frischwasserzulauf (260) als kurzer Rohrabschnitt ausgeführt und mit einem Ventil (214) verstehen, das durch ein Thermostat (215) geregelt werden kann. In einer bevorzugten Ausführung sind Ventil (214) und Thermostat (215) als Thermostatventil ausgeführt. Der Frischwasserzulauf (260) ist so ausgeführt, dass dieser eine deutlich erhöhte Lage gegenüber dem maximal möglichen Wasserstand in der Wanne (115) hat, welcher durch die Höhe des Wannenrandes (117) bzw. die Höhe des Überlaufstöpsels (125) vorgegeben ist. Unterhalb des Ventils (214) ist ein Fallrohr (216) angebracht, welches sich in den Innenraum der Pumpeneinheit (210) erstreckt. Somit kann Frischwasser über den Frischwasserzulauf (260) in den Innenraum der Pumpeneinheit (210) zugeführt werden. In einer alternativen Ausführung (nicht dargestellt) kann das Ventil (214) auch ohne Fallrohr mit der Pumpeneinheit (210) verbunden sein. In einer Weiterbildung ist unterhalb des Ventils (214) ein Wasserzähler vorgesehen, der eingerichtet ist, die Menge des über den Frischwasserzulauf (260) zugeführten Frischwassers zu messen und ein entsprechendes Messsignal bereitzustellen. In einer weiteren, weniger bevorzugten Ausführung (nicht dargestellt) kann das Frischwasser unterhalb des Ventils (214) in die Wanne (115) geleitet werden.
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Die Pumpeneinheit (210) umfasst ein Gehäuse (211). Das Gehäuse (211) ist mit einer Öffnung (213) versehen, die als Überlauföffnung den maximalen Füllstand des Innenraums der Pumpeneinheit (210) begrenzt, den Innenraum auf Atmosphärendruck hält und somit den Frischwasserzulauf (260) vor einem Kontakt mit Brauchwasser schützt. Die Öffnung (213) ist unterhalb des Endes des Fallrohrs (216) angeordnet. Bevorzugt ist die Öffnung (213) oberhalb typischer maximal möglicher Füllhöhen von Wannen für den Duschbereich, beispielsweise in einer Höhe von etwa 15 Zentimeter angeordnet. Alternativ oder ergänzend dazu, kann das Fallrohr (216) selbst mit wenigstens einer Öffnung (217) versehen sein. Durch die Öffnungen (213, 217) kann im Fall eines Unterdrucks im Frischwassersystem sicher verhindert werden, dass Brauchwasser aus dem Inneren der Pumpeneinheit (210) angesaugt wird, da eine räumliche Trennung zwischen Brauchwasser und dem Frischwasserzulauf (260) gewährleistet ist.
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In einer bevorzugten alternativen Ausführung (nicht dargestellt) ist das Ventil (214) und der Thermostat (215) als Thermostatventil ausgeführt und ohne Fallrohr in die Pumpeneinheit integriert. Das Gehäuse (211) weist in einer solchen Ausführung außenseitig lediglich den Frischwasserzulauf (260) bzw. einen Anschluss zur Befestigung eines Schlauchs (113, 121) auf. Innenseitig ist das Thermostatventil so angeordnet, dass zugeführtes Frischwasser oberhalb der Öffnung (213) an den Innenraum abgegeben wird.
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Das Gehäuse (211) besteht aus einem elektrisch nichtleitenden und chemisch gegenüber typischerweise im Nassbereich eingesetzten Chemikalien weitestgehend inerten Material. Vorzugsweise ist das Gehäuse (211) aus einem Kunststoff, beispielsweise PE, PP, PET oder PMMA ausgeführt. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Gehäuse (211) schallisolierend ausgeführt. Dazu kann das Gehäuse (211) beispielsweise doppelwandig oder aus einem Kompositmaterial ausgeführt sein. Eine Schallisolierung kann vorteilhaft sein, um Betriebsgeräusche von Pumpen zu unterdrücken. Die Oberfläche des Gehäuses (211) ist bevorzugt glatt ausgeführt, um ein Anhaften von Fett und Verunreinigung zu reduzieren.
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Das Gehäuse (211) ist weiterhin so ausgeführt, dass es, beispielsweise von der Unterseite, für Wartungs- und Reinigungszwecke, geöffnet werden kann. In der in 2 dargestellten Ausführung ist der Brauchwasserzulauf (270) als Boden des Gehäuses (211) ausgeführt. Der Boden ist mit entsprechenden Öffnungen (nicht dargestellt) versehen, so dass über diese Öffnungen Brauchwasser in den Innenraum der Pumpeneinheit (210) einströmen kann, sobald der Füllstand der Wanne (115) ausreichend ist. Um einen ausreichenden Durchfluss zu gewährleisten und den Boden (116) der Wanne (115) vor Beschädigungen zu schützen, ist das Gehäuse (211) auf der Unterseite mit Füßen (224) versehen. Vorzugsweise sind die Füße (224) weniger als etwa zehn Millimeter hoch, damit das Brauchwasser ungehindert durch die Öffnungen im Boden des Gehäuses (211) einströmen kann. In einer besonders bevorzugten Ausführung sind die Füße (224) gummiert und über eine Schraubverbindung am Gehäuse (211) befestigt. Bevorzugt kann der als Brauchwasserzulauf ausgeführte Boden des Gehäuses (211) durch das Lösen der Schraubverbindung abgenommen werden. Auf diese Weise ist eine einfache Wartung und Reinigung der Pumpeneinheit (210) möglich.
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In den Bodenbereich des Gehäuses (211) ist ein Sieb (223) eingesetzt, welches bevorzugt eine glatte Oberfläche aufweist und eine Vielzahl von kleinen Löchern versehen ist. Der Lochdurchmesser ist bevorzugt kleiner gleich 2 mm, besonders bevorzugt kleiner gleich 1 mm gewählt. Das Sieb (223) kann aus einem rostfreien Metall oder einem Kunststoff bestehen. Die Dicke des Siebs (223) ist möglichst gering und auf den Lochdurchmesser abgestimmt, um den Zustrom von Brauchwasser in den Innenraum des Gehäuses (211) nicht unnötig durch einen Kapillareffekt zu begrenzen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Sieb (223) so in den Boden des Gehäuses (211) eingesetzt, dass dieses über die zuvor beschriebene Schraubverbindung gemeinsam mit dem Boden des Gehäuses (211) fixiert bzw. gelöst werden kann. In einer alternativen Ausgestaltung ist das Sieb (223) durch eine separate Schraubverbindung fixiert. In einer alternativen Ausgestaltung umfassen die Seitenwände des Gehäuses (211) auf der Innenseite Nuten, in die das Sieb (223) eingesetzt werden kann. In einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist das Sieb (223) auf der Außenseite des Gehäuses (211) vorgesehen. In einer solchen Ausgestaltung sind beispielsweise Nuten auf der Unterseite des Bodens des Gehäuses (211) vorgesehen, in die das Sieb (223) eingeschoben werden kann. Mit Vorteil muss das Gehäuse (211) bei einer solchen Ausgestaltung zur Reinigung des Siebs (223) nicht geöffnet werden.
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Im Inneren des Gehäuses (211) der Pumpeneinheit (210) befindet sich eine oder mehrere Pumpen (221), welche über Schläuche oder Rohre (222) auf ihrer Druckseite mit einem gemeinsamen Kreislaufwasseranschluss (280) verbunden ist. Die Pumpe (221) ist mittels einer Halterung (nicht dargestellt) mit ihrer Ansaugseite direkt an dem oder in einem Abstand von wenigen ein Millimetern über dem Boden des Gehäuses (211) bzw. dem Sieb (223) angeordnet. Durch diese Anordnung kann die Pumpe (221) Wasser aus dem Inneren des Gehäuses (211) (dem Pumpensumpf) aufnehmen, sobald ausreichend Brauchwasser über den Brauchwasserzulauf (270) eingeströmt ist. Wird im laufenden Betrieb zusätzlich Frischwasser über den Frischwasserzulauf (260) zugeführt, so durchmischt sich das zugeführte Frischwasser mit dem eingeströmten Brauchwasser, so dass über die Pumpe (221) an dem Kreislaufwasseranschluss (280) temperiertes Brauchwasser bereitgestellt werden kann. Durch einen möglichst geringen Abstand zwischen der Ansaugseite der Pumpe (221) und dem Boden des Gehäuses (211) bzw. dem Sieb (223) wird gewährleistet, dass die Pumpe (221) bereits bei geringen Wasserfüllständen im Pumpensumpf/im Innenraum der Pumpeneinheit (210) Wasser ansaugen kann. Dadurch kann das nachrüstbare Duschsystem (130) auch in Wannen (115) mit geringen Wandhöhen eingesetzt werden.
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Die Pumpe (221) ist als Tauchpumpe mit einer Betriebsspannung im Kleinspannungsbereich, beispielsweise mit einer Nennspannung von 12 V DC gewählt. Die spannungsführenden Teile von Tauchpumpen sind gegen die Umwelt isoliert. Die Pumpe (221) ist zur Abführung von Betriebswärme auf ihrer Mantelfläche mit einem Kühlermantel (225) versehen, der zusätzlich mit einem Wärmeableiter (226) verbunden sein kann. Sowohl Kühlermantel (225) als auch der Wärmeableiter (226) bestehen aus einem gut wärmeleitfähigen Material, idealerweise Aluminium oder Kupfer. Da einfache, kommerziell verfügbare Tauchpumpen bis zu einer Wassertemperatur von 60°C betrieben dauerhaft betrieben werden können, es ein solcher Betrieb jedoch erfordert, dass die Tauchpumpen zur Kühlung vollständig von Wasser umspült werden, kann über den Kühlermantel (225) und den Wärmeableiter (226) auch bei geringerem Wasserfüllständen im Pumpensumpf/im Innenraum der Pumpeneinheit (210) eine ausreichende Kühlung gewährleistet werden. In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Sieb (223) aus einem rostfreien Metall ausgeführt und mit dem Wärmeableiter (226) so verbunden, dass über die Oberfläche des Siebs (223) Betriebswärme der Pumpe (221) abgeführt werden kann.
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Im unteren Bereich der Pumpeneinheit ist ein Sensor (218), beispielsweise ein Kapillarrohrfühler angeordnet, welcher über ein Kapillarrohr (219) mit dem Thermostat (215) so verbunden ist, dass das Thermostat (215) den Zufluss von Frischwasser über das Ventil (214) abhängig von der Temperatur des Wassers im Pumpensumpf einstellen kann. Alternativ kann das Thermostat elektronisch gesteuert ausgeführt und ist mit einem geeigneten Sensor (218), beispielsweise einem PT100-Element verbunden sein, welches die Temperatur des Wassers im Pumpensumpf erfasst und dem Thermostat ein Temperatursignal bereitstellt. Besonders bevorzugt sind das Ventil (214) und der Thermostat (215) als elektronisch gesteuertes Thermostatventil integral ausgeführt. Dabei kann das Ventil (214) als elektrisch gesteuertes Ventil ausgeführt sein, welches über einen Regelkreis temperaturabhängig angesteuert wird.
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Im oberen Teil des Gehäuses (211) ist ein Bereich (230) vorgesehen, der mittels einer Trennwand (235) wasserdicht von dem Innenraum des Gehäuses (211) abgetrennt ist. Das Gehäuse (211) ist weiterhin mit einem Deckel (236) versehen, der für Wartungszwecke von dem Gehäuse (211) gelöst werden kann. Der Deckel (236) ist mit einem Dichtungsring (nicht dargestellt) vorgesehen, um den Bereich (230) wasserdicht gegenüber Spritzwasser abzudichten.
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Im oberen Teil des Gehäuses (211) sind in dem Bereich (230) ein oder mehrere Schalter (231) vorgesehen. Einer der Schalter (231) ist elektrisch über elektrische Kabel (nicht dargestellt) mit der Pumpe (221) und der Batterieeinheit (250) verbunden und ermöglicht es, die Pumpe (221) für den Kreislaufbetrieb einzuschalten bzw. wieder auszuschalten. Im eingeschalteten Zustand versorgt die Batterieeinheit (250) die Pumpe (221) mit der für den Betrieb benötigten elektrischen Leistung. Neben den ein oder mehreren Schaltern (231) kann ein Anzeige-/Eingabeelement (233) vorgesehen sein. Ein solches Element kann beispielsweise für die Vorgabe der Kreislaufwassertemperatur für ein elektronisches Thermostatventil vorgesehen sein, den Ladezustand der Batterie (nachfolgend beschrieben) oder eine andere Zustandsinformation des Systems, beispielweise einen Hinweis auf eine nötige Wartung/Reinigung, eine Durchflussmenge oder einen Frischwasserverbrauch anzeigen. In einer solchen Weiterbildung ist das Anzeige-/Eingabeelement (233) mit einer entsprechenden Steuereinheit und einer zusätzlichen Batterie zur Pufferung der Steuereinheit (jeweils nicht gezeigt) verbunden. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist das Anzeige-/Eingabeelement (233) mit der Steuereinheit zu einer Baugruppe vereinigt ausgeführt. Ist ein Wasserzähler zur Messung des zugeführten Frischwassers vorgesehen, so kann ein entsprechendes Messsignal an der Steuereinheit anliegen.
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In einer Weiterbildung des Systems kann der Schalter (231) als Hauptschalter so eingerichtet sein, dass ein manuelles Betätigen des Schalters (231) den Kreislaufbetrieb ein- bzw. ausschaltet, die Pumpe (221) jedoch abhängig vom Anliegen eines weiteren Schaltsignals betrieben wird. Ein solches Schaltsignal kann beispielsweise durch einen Wasserstandschalter (nicht dargestellt) bereitgestellt werden, der im Pumpensumpf/im Innenraum der Pumpeneinheit (210) angeordnet ist. Der Schalter kann beispielsweise als Schwimmschalter oder Kontaktschalter ausgeführt sein und ansprechend ab dem Erreichen eines vorgegebenen, ausreichend hohen Wasserstands im Pumpensumpf ein Schaltsignal bereitstellen. Somit kann der Kreislaufbetrieb bei aktiviertem Hauptschalter (231) anlaufen und die Pumpe (221) den Betrieb aufnehmen, sobald ein minimaler Füllstand erreicht ist. Der Betrieb wird fortgesetzt, solange wenigstens der minimaler Füllstand vorliegt. Eine solche Weiterbildung kann zum einen die Pumpe (221) vor einem Betrieb bei einem zu geringen Wasserstand schützen und zum anderen den Komfort für den Anwender erhöhen, der nicht bewusst auf den richtigen Moment zum Einschalten des Kreislaufbetriebs warten muss. Bei einer geschickten Anordnung des Schalters kann der Kreislaufbetrieb zeitnah nach dem Einsetzen des Überlaufstöpsels (125) automatisch auslösen. In einer vereinfachten Ausführung kann lediglich der Wasserstandschalter vorgesehen sein, der ansprechend auf das Erreichen eines minimalen Füllstands ein Schaltsignal für die Pumpe (221) bereitstellt, ohne dass ein Hauptschalter vorgesehen ist. In einer solchen Ausführung würde die Pumpe (221) automatisch bei Erreichen des nötigen Füllstandes anlaufen und aus der Batterieeinheit (260) mit der benötigten elektrischen Leistung versorgt werden. Alternativ zu einem Schwimmschalter kann für ein komfortables Zuschalten auch ein akustischer Schalter vorgesehen sein, der ansprechend auf ein Signal des Anwenders das weitere Schaltsignal bereitstellen kann.
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Das Gehäuse (211) ist in dem oberen Bereich, in welchem im Innenraum der wasserdichte Bereich (230) vorgesehen ist, mit Öffnungen versehen, in welche Schalter (231) und Anzeige-/Eingabeelement (233) wasserdicht eingefasst sind, so dass diese über die Außenseite bedient werden können bzw. dort sichtbar sind und im Innenbereich (230) vor Wasser geschützt sind.
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In den Deckel (236) sind zwei elektrische Kontakte (252) wasserdicht eingearbeitet. Die elektrischen Kontakte (252) sind dafür vorgesehen, eine elektrische Verbindung zwischen der Pumpeneinheit (210) und der Batterieeinheit (250) herzustellen. Die elektrischen Kontakte (252) sind aus einem nicht oder wenig korrodierenden Material, wie Aluminium oder Kupfer, beschaffen. Bevorzugt weisen die elektrischen Kontakte (252) eine kreisförmige Grundfläche auf und laufen von der Grundfläche wegzeigend leicht konisch zu. Der Deckel (236) weist bevorzugt Führungselemente (nicht dargestellt) auf, die ein einfaches Positionieren der Batterieeinheit (250) auf der Pumpeneinheit (210) ermöglichen. Auf diese Weise werden die elektrischen Kontakte (252) vor einer mechanischen Beschädigung bei einem Aufsetzen der Batterieeinheit (250) geschützt. Die Führungselemente sind bevorzugt so ausgestaltet, dass diese die Pumpeneinheit (210) und die Batterieeinheit (250) an ihrer Grenzfläche gegeneinander in zwei Richtungen gegen ein Verrutschen fixieren. Die Führungselemente sind bevorzugt so ausgestaltet, dass diese lediglich einen polungsrichtigen Kontakt zwischen den elektrischen Kontakten (252) und der Batterieeinheit (250) ermöglichen. Um Kriechströme zwischen den beiden elektrischen Kontakten (252) weitestgehend zu unterdrücken, sind diese bevorzugt mindestens 5, besonders bevorzugt mindestens 10 Zentimetern voneinander beabstandet angeordnet. Bevorzugt sind die elektrischen Kontakte (252) im unteren Bereich durch ein Polymer gekapselt.
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Die Batterieeinheit (250) besteht aus einem elektrisch nichtleitenden und chemisch gegenüber typischerweise im Nassbereich eingesetzten Chemikalien weitestgehend inerten Material. Vorzugsweise ist die Batterieeinheit (250) aus einem Kunststoff, beispielsweise PE, PP, PET oder PMMA ausgeführt. Die Batterieeinheit (250) ist wasserdicht ausgeführt und umfasst auf ihrer Unterseite Buchsen (253) für die Aufnahme der elektrischen Kontakte (252) der Pumpeneinheit (210). Die Buchsen (253) enthalten innenliegende elektrischen Kontakte.
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Weiterhin ist die Unterseite der Batterieeinheit (250) mit Führungselementen (nicht dargestellt) verstehen, die zu den zuvor beschriebenen Führungselementen des Deckels (236) passen. Die Batterieeinheit (250) umfasst weiterhin einen abnehmbaren Deckel (nicht dargestellt), der bei Bedarf einen Zugang zu dem Innenraum der Batterieeinheit (250) bietet.
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Die Unterseite der Batterieeinheit (250) sowie der Deckel (236) sind mit einer glatten Oberfläche und schließen, wenn die Batterieeinheit (250) für den Betrieb auf den Deckel (236) aufgesetzt ist, nahezu spaltfrei miteinander ab. Bevorzugt sind die beiden Oberflächen jeweils leicht schräg oder gekrümmt ausgeführt, so dass sich auf dem Deckel (236) kein stehendes Wasser ansammeln kann. In einer Weiterbildung können der Deckel (236) sowie die Unterseite der Batterieeinheit (250) mit einer Beschichtung versehen sein, welche die Benetzbarkeit der Oberflächen deutlich reduziert. In einer weiteren Weiterbildung kann eine kontaktfreie, auf dem Induktionsprinzip basierende Stromversorgung zwischen der Pumpeneinheit (210) und der Batterieeinheit (250) vorgesehen sein.
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In dem Innenraum der Batterieeinheit (250) ist eine Batterie (251) bzw. eine Anordnung von Batterie (251) als Spannungsquelle im Kleinspannungsbereich vorgesehen. Die Batterie (251) ist elektrisch leitend mit den Buchsen (253) verbunden. Als Batterie (251) eignen sich vorzugsweise wieder aufladbare Nickel-Metallhydrid-(NiMH) oder lithiumbasierte Akkumulatoren. Werden Lithium-Polymer-Akkumulatoren eingesetzt, können an der Unterseite der Batterieeinheit (250) neben den Buchsen (253) weitere Pole für das Lademanagement der Akkumulatoren vorgesehen sein.
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In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Batterieeinheit (250) die einen oder mehreren Schalter (231), Anzeige-/Eingabeelement (233) sowie ggf. eine Steuereinheit. Bei einer solchen Ausführungsform können an der Unterseite der Batterieeinheit (250) weitere elektrische Kontakte, beispielsweise für den Anschluss eines elektrischen Temperatursensors vorgesehen sein. Mit Vorteil kann in diesem Fall auf die Ausformung eines Bereichs (230) verzichtet und der innere Aufbau der Pumpeneinheit (210) vereinfacht werden.
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In nachfolgenden wird die Funktionsweise des nachrüstbaren Duschsystems anhand der Ausführungsbeispiele im Detail erläutert.
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Das nachrüstbare Duschsystem (130) begrenzt den Aufwand bei der Installation auf wenige einfache Arbeiten, wie das Befestigen eines zweiten Duschkopfes (123) (entweder an der Halterung des bestehenden Duschkopfes oder an separater Stelle), das Zurechtschneiden, Anschließen und Fixieren der Schläuche (121, 125) und das Platzieren des nachrüstbaren Duschsystems (130) in die Wanne (115). Dies ist sowohl für eine Dusche als auch für eine Badewanne möglich.
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Für den Kreislaufbetrieb muss der Anwender zunächst die Wanne (115) mit dem Überlaufstöpsel (125) verschließen, so dass sich über die Handbrause (111) zufließendes Frischwasser als Brauchwasser in der Wanne (115) sammeln kann. Sinnvoller Weise sollte vor einem Kreislaufbetrieb die Körperreinigung unter Verwendung von Duschgel, Shampoo, etc. abgeschlossen bzw. weitestgehend abgeschlossen sein. Wird der Kreislaufbetrieb dann durch das anschließende Einsetzen des Überlaufstöpsels (125) begonnen, wird im Kreislaufbetrieb lediglich leicht verschmutztes Brauchwasser zirkuliert. Wahlweise kann der Anwender nach dem Einsetzen des Überlaufstöpsels (125) entscheiden, dem Brauchwasser Pflegezusätze wie Öle oder Salze für einen höheren Komfort oder medizinische Anwendungen zuzusetzen.
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Bei einem ausreichenden Wasserfüllstand der Wanne (115) strömt Brauchwasser über den Brauchwasserzulauf (270) in den Innenraum der Pumpeneinheit (210) und setzt somit die Pumpe (221) unter Wasser und die Pumpe (221) kann über den Schalter (231) gestartet werden. Das Sieb (223) verhindert im Betrieb, dass größere Festkörper wie Haare mit der Pumpe (221) in Kontakt kommen. Die Pumpe (221) nimmt Wasser aus dem Pumpensumpf/dem unteren Innenbereich der Pumpeneinheit (210) auf und führt das Wasser über Schlauch (222), Kreislaufwasseranschluss (280) und Schlauch (125) zum Duschkopf (123). Wasser, das den Duschkopf (123) verlässt, wird erneut in der Wanne (115) gesammelt und solange recycelt, wie der Kreislaufbetrieb aktiv ist.
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Das Brauchwasser, welches im Kreislaufbetrieb zirkuliert wird, hat eine geringere Temperatur, als das Frischwasser, welches über den Frischwasserzulauf (114) bereitgestellt wird, da Wärme über die Umgebungsluft (Wasserdampf), die Wanne (115), die Duschkabine (110) etc. abgeführt wird. Durch die Zirkulation des Brauchwassers würde sich die Abkühlung weiter fortsetzen, so dass der Anwender die Wassertemperatur bald als unangenehm empfinden würde. Dieser Effekt wird bei dem vorgeschlagenen nachrüstbaren Duschsystem dadurch überwunden, dass über den Frischwasserzulauf (260) kontinuierlich kleine aber ausreichende Mengen von möglichst heißem Frischwasser zugeführt werden. Würde das heiße Frischwasser über die Handbrause (111) zugeführt werden, bestände die Gefahr, dass der Anwender mit heißem Wasser in Kontakt kommt, was je nach Wassertemperatur unangenehm oder sogar gefährlich sein kann. Weiterhin würde das heiße Frischwasser nicht direkt dort zugeführt werden, wo es benötigt wird, so dass zwangsläufig ein Teil der Wärmeenergie des zugeführten Wassers verloren geht. Schließlich wäre es zudem schwierig, die Temperatur im Kreislauf zu regeln, da das Wasser in der Wanne (115) nur sehr langsam von dem beigemischen Frischwasser erwärmt werden würde. Diese Probleme werden durch ein direktes Zuführen von Heißwasser über den Frischwasserzulauf (260) umgangen, da das heiße Frischwasser so direkt in den Pumpensumpf gelangt, sich dort mit dem Brauchwasser durchmischt. Es ist somit mit Vorteil möglich, den Zulauf von heißem Frischwasser über das Ventil (214) mittels des Thermostaten (215) und des Sensors (218) abhängig von der Wassertemperatur in der Nähe des Ansaugbereiches der Pumpe (221) einstellbar zu regeln.
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In Bezug auf die Zuleitung von Frischwasser über den Frischwasserzulauf (260) sei hervorgehoben, dass durch die in Verbindung mit 2 diskutierten Ausführungsbeispiele das Frischwassersystem, so wie es in DIN1988, DIN EN1717 und TrinkwV§17 gefordert ist, strikt vom Brauchwassersystem getrennt ist. Die strikte Trennung wird über zwei konstruktive Maßnahmen erreicht. Zum einen befindet sich der Frischwasserzulauf (260) deutlich über dem maximal möglichen Wasserstand, der durch den Wannenrand (117) oder berlaufstöpsel (125) definiert ist. Zum anderen ist zwischen der Öffnung des Frischwasserzulaufs (dem Ende des Fallrohres (216) bzw. dem unteren Ende des Thermostatventils bei der innenliegenden Ausgestaltung) eine Öffnung (213, 217) zur Atmosphäre vorgesehen, die den Füllstand des Pumpensumpfes nach oben begrenzt. Im Fall eines Unterdrucks im Frischwassersystem kann somit kein Kreislaufwasser aus der Wanne oder dem Pumpensumpf angesaugt werden. Es wird lediglich Luft über die Öffnung (213) angesaugt. Der Frischwasserzulauf (260) ist somit räumlich so von dem Brauchwasserzulauf (270) und dem Brauchwasser im Pumpensumpf getrennt sind, dass der Frischwasserzulauf (260) vor einem Kontakt mit Brauchwasser geschützt ist. Mit Vorteil kann dadurch auf kostenintensive Systemunterbrecher zur Entkopplung von Frisch- und Brauchwassersystem verzichtet werden.
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In Bezug auf die Energieversorgung der Pumpe (221) sei hervorgehoben, dass diese vollständig über eine Batterieeinheit (250) erfolgt, so dass kein Stromkabel in die Dusche geführt werden muss. Damit entfällt zum einen der Aufwand zum Verlegen eines entsprechenden elektrischen Anschlusses. Wesentlich wichtiger ist jedoch der Aspekt, dass gefährlich Fehlerströme im Nassbereich sicher ausgeschlossen werden können. Bei einem direkten Anschluss eines Pumpensystems an ein 230-Volt-Netzwerk können fehlerhafte Netzteile oder Schäden an der Isolierung von Kabeln zu lebensgefährlichen Zuständen führen. Die Trennung von Pumpeneinheit (210) und Batterieeinheit (250) in voneinander separierbare Einheiten und die Verwendung von Akkumulatoren mit geringen Spannungen, wie sie für das nachrüstbare Duschsystem (130) vorgeschlagen werden, ermöglicht hingegen eine Spannungsversorgung bei ungefährlichen Kleinspannungen, bei welchen lebensgefährliche Fehlerströme sicher ausgeschlossen werden können. So ist gemäß DIN VDE 0100-701 beispielsweise eine Spannung von 12 Volt für den im Nassbereich relevanten Schutzbereich 0 zugelassen.
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Zudem sind die elektrischen Komponenten von Tauchpumpen vergossen und somit elektrisch isoliert. Schalter (231) und Anzeige-/Eingabeelement (233) sind frontseitig wassergeschützt, ihre elektrischen Anschlüsse durch die Isolierung des Bereiches wassergeschützt eingekapselt. Weiterhin besteht das Gehäuse (211) aus einem elektrisch nichtleitenden Material, so dass im Falle eines Kurzschlusses der Pumpe (221) der Anwender vom Strompfad des Kurzschlusses isoliert ist. Die Batterieeinheit (250) ist wasserdicht ausgeführt. Die Beabstandung der elektrischen Kontakte (252) und entsprechend der Buchsen (253) reduziert Fehlerströme, sollte die Batterieeinheit (250) versehentlich direkt mit Wasser in Kontakt kommen.
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Zum Aufladen der Batterieeinheit (250) nach dem Duschen, kann die Batterieeinheit (250) von der Pumpeneinheit (210) entfernt, bei Bedarf abgetrocknet und mittels eines räumlich vom Nassbereich getrenntes Ladegerät wieder aufgeladen werden. Eine kompakte und handliche Ausformung der Batterieeinheit (250) ist dabei von Vorteil.
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Zur Reinigung des Systems empfiehlt sich ein regelmäßiger Betrieb unter Einsatz von Heißwasser und geeigneten Lösungsmitteln. Versuche haben gezeigt, dass die als Lüfter betriebene Pumpe (221) oder ein in die Pumpeneinheit (210) integrierter Lüfter bzw. Gebläse (nicht dargestellt) die Pumpeneinheit (221), den Schlauch (122) und den Duschkopf (123) im Inneren effektiv trocknen können und so einer Keimbildung vorbeugt. Alternativ ist vorstellbar, eine Lichtquelle zur Abgabe von ultraviolettem Licht bereitzustellen, um das Innere der Pumpeneinheit oder Wasser in der Nähe des Kreislaufwasseranschlusses zur Desinfektion zu bestrahlen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Duschzelle
- 110
- Duschkabine
- 111
- Handbrause
- 112
- Halterung
- 113
- Schlauch
- 114
- Frischwasserzulauf
- 115
- Wanne
- 116
- Boden
- 117
- Rand
- 118
- Öffnung
- 119
- Wand
- 120
- Umschaltventil
- 121
- Schlauch
- 122
- Schlauch
- 123
- Duschkopf
- 124
- Halterung
- 125
- Überlaufstöpsel
- 130
- Nachrüstbares Duschsystem
- 210
- Pumpeneinheit
- 211
- Gehäuse
- 213
- Öffnung
- 214
- Ventil
- 215
- Thermostat
- 216
- Fallrohr
- 217
- Öffnung
- 218
- Sensor/Kapillarrohrfühler
- 219
- Kapillarrohr
- 221
- Pumpe
- 222
- Schlauch
- 223
- Sieb
- 224
- Fuß
- 225
- Kühlermantel
- 226
- Wärmeableiter
- 230
- Wassergeschützter Bereich
- 231
- Schalter
- 233
- Anzeige-/Eingabeelement
- 235
- Trennwand
- 236
- Deckel
- 250
- Batterieeinheit
- 251
- Batterie
- 252
- Steckkontakt
- 253
- Buchse
- 260
- Frischwasserzulauf
- 270
- Brauchwasserzulauf
- 280
- Kreislaufwasseranschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5353448 A [0006]
- US 2014/0304908 A [0007]
- US 2011/0225722 A [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN1988 [0006]
- DIN EN1717 [0006]
- DIN1988 [0042]
- DIN EN1717 [0042]
- DIN VDE 0100-701 [0043]
