DE4334404A1

DE4334404A1 - Anordnung zur berührungslosen Regelung der Auslauftemperatur und des Wasserflußes an einer Zapfstelle, insbesondere mit Durchlauferhitzer zur Warmwasserbereitung

Info

Publication number: DE4334404A1
Application number: DE4334404A
Authority: DE
Inventors: Juergen Groitl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-10-08
Filing date: 1993-10-08
Publication date: 1995-04-13

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur berührungslosen Regelung der Wassertemperatur und Menge zu einer Zapfstelle, welche zur Warmwasserversorgung von einem elektronisch gesteuerten Durchlauferhitzer vorzugsweise mit elektrischem Strom oder Gasenergie zur Aufheizung des Wassers versorgt wird.

Sachverwandte, ähnliche Anordnungen dieser Art sind bisher aus der DE-OS 27 35 942 A1, der DE 30 30 176 A1 und der DE 35 14 640 C2 bekannt.

Die Anordnung gemäß der ersten Schrift ermöglicht jedoch nur die Voreinstellung einer zu regelnden Größe. Eine direkte Auslösung des Wasserflusses ist nicht vorgesehen. Die Einstellung der veränderlichen Größe erfolgt über aufwendige elektromechanische Mischventile.

In der zweiten Schrift, der DE 30 30 176 A1, wird eine Regeleinrichtung mit manueller Vorwahl und anschließender Konstantregelung für Sollwerte dargestellt. Eine berührungslose Einstellung von Sollwerten ist nicht möglich. Ebenso die berührungslose Auslösung des Wasserflusses. Die Einstellung der veränderlichen Größe, insbesondere der Sollwert der Temperatur erfolgt über aufwendige elektromechanische Mischventile. In der dritten Schrift, der DE 35 14 640 C2 wird eine Anordnung zur berührungslosen Regelung mit direkter Auslösung des Wasserflusses dargestellt, jedoch erfolgt auch hier die Veränderung der Wassertemperatur über relativ aufwendige elektromechanische Stellventile.

Bei allen o. g. Anordnungen ist das Grundprinzip ein Mischvorgang, wobei Kalt- und Heißwasser durch relativ träge Stellelemente "dosiert" zusammengeführt werden und hierdurch das Mischwasser mit der geforderten Solltemperatur entsteht. Die Bereitung des Heißwassers erfolgt extern, meist zentral durch Warmwasserbereitungsstationen zur Versorgung mehrerer Zapfstellen. Hierbei sind in der Regel mindestens je eine Zuleitung für Kalt- und Heißwasser erforderlich.

Zur Konstanthaltung der Auslauf-Wasser-Temperaturwerte sind mindestens zwei Temperaturfühler und Druckmesser sowie die jeweiligen Regelkreise nötig.

Der Kostenaufwand für elektromechanische Stellelemente zur Temperatur-Sollwerteinstellung wie z. B. Motor-Regelstellventile oder sogenannte Proportional-Regelmagnetventile ist sehr aufwendig, ebenso die Wartung.

Zudem sind oft hohe Wärme-, und damit Energieverluste durch lange Zu- oder Zirkulationsleitungen des Warmwassers die Ursache für sehr hohe Betriebskosten, insbesondere für Zapfstellen mit geringem Wasserverbrauch, wie z. B. an Handwaschplätzen mit Wasserspararmaturen.

An diesen Waschplätzen wird so wenig Wasser benötigt, daß, bedingt durch zu lange Leitungswege, das Warmwasser nur noch abgekühlt zur Verwendung gelangt, und das warme, nachfließende Wasser wiederum in der Leitung, lediglich zur Abkühlung verbleibt. Hierdurch werden die Legionellenbildung und die Stillstandskorossion begünstigt, dies führt zu einem Qualitätsverlust des Wassers durch Verkeimung, und verkürzt die Lebensdauer der Wasserleitungsanlage. Da für Mischwasseranlagen meist hohe Wassertemperaturen erforderlich sind, werden zusätzlich hohe Wärmekosten verursacht. Außerdem werden der Kalkausfall und damit die Wartungskosten ebenfalls stark erhöht.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine optimale effektive Nutzung der Energie- und Wasserverwendung sowie der Aufwendung für Anschaffung und Betrieb der technischen Anlage zu erreichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Eine Lösung für optimale Nutzung der Energie zur Warmwasserbereitung wird durch kürzeste Zuleitungen, d. h. stationäre Versorgung erreicht. Um auch die Wärme-Abstrahlungsverluste sowie den Kalkausfall möglichst zu reduzieren, ist auf den geringstmöglichen Energiebedarf zu achten, dies wird durch Temperatur-Begrenzung der gesamten Anlage auf den notwendigen Bedarf, der "Gebrauchstemperatur" erreicht. Die gewünschte sofortige Erwärmung und Temperaturänderung wird durch einen elektronisch geregelten Durchlauferhitzer erzielt. Dabei wird nur im Bedarfsfall Energie zur Warmwasserbereitung benötigt.

Die Zuordnung von gewünschten Sollwerten z. B. der Temperatur- und der Wassermenge erfolgt zu einem Raumkoordinatensystem, so können nach einer gewünschten Festlegung z. B. die y-Koordinaten zu Temperaturwerten und die z-Koordinaten zu Mengenwerten programmiert werden.

Damit die gewünschte Gebrauchstemperatur = Solltemperatur unmittelbar durch den Benutzer während des Zapfvorganges eingestellt wird, erfolgt zunächst eine Lokalisierung des Benutzers durch ein Überwachungssystem, dieses kann durch berührungslos wirkende Überwachungstaster, mit elektromagnetischen Wellen z. B. Licht-, Schall- oder Radarwellen arbeiten. Die Lokalisierung erfolgt z. B. durch Intensitätsmessung, Signalformmessung Frequenzmessung, Feststellung einer Unterbrechung, Reflexion oder Sendung von Wellen. Die dabei resultierenden Signale bzw. Änderungen werden ausgewertet und in Raumkoordinaten umgerechnet.

Die entsprechend der Programmierung festgelegten Sollwerte für Temperatur und Wassermenge zum jeweiligen Aufenthaltsort des Benutzers werden zugeordnet und in Steuersignale umgewandelt. Steuersignale regeln die Energiezufuhr und damit die Heizleistung des Durchlauferhitzers bzw. steuern mindestens ein Heizelement. Die dosierte Zugabe der Heizenergie erfolgt bei Durchlauferhitzern mit elektrischem Strom zur Erbringung der Heizleistungsenergie z. B. durch eine Thyristor-Leistungsregelung, bei Gasdurchlauferhitzern durch ein Dosierventil für die Abgabe der Gasmenge in die Brennkammer des Durchlauferhitzers. Des weiteren werden zur Freigabe des Wasserflusses mindestens ein Stellventil, vorzugsweise Magnetventil zusätzlich angesteuert. Das Stellventil kann auch ein Proportional- oder Motorventil sein. Eine stufenmäßige Einstellung verschiedener Wasser-Mengen und -Temperaturen wird z. B. auch durch Parallelschaltung mehrerer Magnetventile ermöglicht.

Bei Abweichung der Ist-Temperatur zur Soll-Temperatur, verursacht z. B. bei Druckschwankungen im Wasserversorgungsnetz, erfolgt eine automatische Nachregelung der Energiezufuhr und damit der Heizleistung, wodurch folglich die Soll-Temperatur des Wassers konstant gehalten wird.

Des weiteren wird durch den Einsatz des berührungslosen Überwachungssystemes der Wasserfluß unmittelbar bei Aufenthalt unter dem Wasserauslauf ausgelöst und bei Abwesenheit sofort gestoppt. Hierdurch wird ein Minimum an Warm-Wasser und somit an Energie und Wasser benötigt.

Auch die dosierte und rangmäßige Abgabe von Seifen-Desinfektions- und Trockenmittel sowie von Wasser kann entsprechend einer wunschgemäßen Programmierung bestimmten Überwachungstastern zugeordnet sein. Der Ablauf sowie die zeitliche und damit die dosierte Abgabe läßt sich damit bestimmen, dies führt auch zu einer bedarfsgerechten und sparsamen Verwendung von Reinigungsmitteln, Wasser und Energie.

Die jeweiligen Raumwirkbereiche, innerhalb dieser bei einem Aufenthalt eines Körpers bestimmte programmierte Funktionen zur Wasser- oder Reinigungsmittelabgabe ausgelöst und Sollwerte für die Wassermenge und -Temperatur eingestellt werden können, lassen sich zur besseren Orientierung des Benutzers akustisch oder optisch durch unterschiedliche Tonsignale und, oder unterschiedliche visuelle farbliche Ausleuchtung, und Lichtmusterstrukturen kennzeichnen. Auch Markierungen der Sanitärkeramik bieten eine Orientierungshilfe.

Weitere vorteilhafte Ausformungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anwendungsbereiche sind Zapfstellen, wie z. B. Dusch- und Handwaschplätze. Besonders für behinderte Personen, Anwendungsbereiche mit höchsten Hygieneanforderungen, wie z. B. lebensmittelverarbeitende Betriebe, die chemische Industrie und medizinische Bereiche ist diese Neuerung von besonderer Bedeutung, zunehmend wichtig ist aber auch der ökologische und ökonomische Nutzen dieser Erfindung, daher ist eine Anwendung an jeder Zapfstelle, auch in Privathaushalten sinnvoll.

In der Zeichnung sind beispielhafte gewählte Ausführungen dargestellt.

Fig. 1a und 1b
In nur einer, der Kaltwasserzuleitung (1) befinden sich ein oder mehrere elektrische Ventile (2), vorzugsweise ein Magnetventile, diese werden von einer Regelelektronik (3) angesteuert. Mehrere Überwachungstaster (4), die im Auslaufbereich (5) fest zugeordnete Raumbereiche, z. B. in den Dimensionen mit den Koordinaten y und z, entsprechend gewünschter Programmierung, überwachen, steuern indirekt über die Regelelektronik (3) bei Wahrnehmung eines Körpers die Wasser- sowie die Leistungszufuhr eines Durchlauferhitzers (6). Bei Wahrnehmung des Körpers durch die Überwachungstaster (4) wird der Wasserfluß zum Auslauf (7) freigegeben.

In der Fig. 1b werden einige "gedachte" Wirkachsen der Überwachungstaster dargestellt, auf die vollständige Darstellung wurde zum besseren Verständnis verzichtet. Die Überwachungstaster sind rangmäßig voneinander unabhängig, jedem Überwachungstaster ist ein absoluter Soll-Temperatur- und Mengenwert vorgegeben.

Je nach Anordnung in den Dimensionen z. B. x, y und z kann so der Benutzer die gewünschte Wassertemperatur wählen und gleichzeitig den Wasserfluß auslösen.

Der Ist-Temperaturwert im Auslauf wird mittels eines Temperaturfühlers (8) gemessen und mit dem programmierten Soll-Temperaturwert durch die Elektronik verglichen. Bei einer Abweichung wird sofort eine entsprechende Korrektur der Leistungszufuhr im Durchlauferhitzer durchgeführt.

Fig. 2
Durch eine programmierbare Zuordnung von weiteren Funktionen kann eine dosierte und rangmäßige Abgabe von Reinigungsmitteln usw. erreicht werden. So kann im Beispiel durch Aufenthalt im Bereich A die dosierte Abgabe eines Seifenmittels, anschließend im Bereich B eines Desinfektionsmittels im Bereich C einer bestimmten Wassermenge, sowie im Bereich D eines Trockenmittels z. B. Papierflocken oder eines Warmluftstrahles erfolgen. Der Ablauf läßt sich rangmäßig durch Programmierung steuern, so ist z. B. nach Verlassen eines Bereiches A und Aufenthalt im Bereich D eine Verriegelung der Abgabe der Mittel A-C festlegbar. Damit läßt sich ein dosierter Ablauf eines Waschvorganges programmieren.

Claims

1. Anordnung zur berührungslosen Regelung der Auslauftemperatur und des Wasserflusses an einer Zapfstelle, insbesondere mit Durchlauferhitzer zur Warmwasserbereitung besteht aus einem Überwachungssystem mit mehreren berührungslos arbeitenden Überwachungstastern, welche einen fest zugeordneten Raumbereich überwachen, und somit einen im Auslaufbereich befindlichen Körper lokalisieren, jedem dieser Überwachungstaster ist ein absoluter Temperatur- und Mengen-Sollwert zugeordnet, welcher mit Hilfe einer Regelelektronik eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelelektronik die Energiezufuhr eines oder mehrerer Durchlauferhitzer-Heizelemente elektronisch regelt und damit der jeweilige Soll-Temperaturwert erreicht wird, und daß bei Änderung des Aufenthaltsortes des Benutzers im Wirkbereich des Überwachungssystemes und bei Abweichung der Ist-Temperatur zur Soll-Temperatur die Energiezufuhr des Durchlauferhitzers stetig, automatisch nachgeregelt wird.

2. Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelelektronik die Wasserfließmenge durch weitere parallel zugeschaltete Magnetventile vergrößert und durch Abschalten verkleinert.

3. Anordnung gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelelektronik die Wasserfließmenge eines Magnetventiles durch Zuschaltung weiterer Elektromagnetspulen, welche durch zusammenwirkende Kräfte die Membrane mehr oder weniger anheben und damit den Durchflußquerschnitt verändern, vergrößert und durch Abschalten verkleinert.

4. Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelelektronik die Wasserfließmenge eines Magnetventiles durch unterschiedliche Energiezufuhr zur Elektromagnetspule, welche durch die magnetische Kraft die Membrane mehr oder weniger anhebt und damit den Durchflußquerschnitt verändert, vergrößert und durch Abschalten verkleinert.

5. Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wasserventile in der Kaltwasserzuleitung zum Durchlauferhitzer befinden.

6. Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Wassertemperatur weitere Heizkörper durch die Regelelektronik zugeschaltet sind.

7. Anordnung gemäß Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei stufenmäßiger Zuschaltung der Wassermenge zur Erwärmung weiterer Heizkörper zugeschaltet sind.

8. Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Heizelemente des Durchlauferhitzers unmittelbar in dem Körper des Auslaufes der Zapfstelle befinden.

9. Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungssystem aus einem opto-, und, oder radar-, und, oder schallelektronischen Entfernungsmeßsystem besteht.

10. Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung der Funktion zur dosierten Abgabe eines Seifenmittels zu den Überwachungstastern des Überwachungssystemes programmierbar ist.

11. Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung der Funktion zur dosierten Abgabe eines Desinfektionsmittels zu den Überwachungstastern des Überwachungssystemes programmierbar ist.

12. Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung der Funktion zur Steuerung der Waschplatzbeleuchtung zu den Überwachungstastern des Überwachungssystemes programmierbar ist.

13. Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung der Funktion zur dosierten Abgabe eines Seifenmittels zusammen mit einer dosierten Wassermenge zu den Überwachungstastern des Überwachungssystemes programmierbar ist.

14. Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung der Funktion zur dosierten Abgabe eines Trockenmittels zu den Überwachungstastern des Überwachungssystemes programmierbar ist.

15. Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenfolge der Funktionen zur Abgabe und Verweigerung der Abgabe von Seifen-, Desinfektions- und Trockenmittel sowie Wasser programmierbar ist.

16. Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abgabe eines Trockenmittels erst nach Abwesenheit aus dem Wirkbereich des Überwachungssystemes erneut Wasser und Seifenmittel abgegeben werden.

17. Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe von Seifen-, Desinfektions- und Trockenmittel sowie Wasser optisch und, oder akustisch, von der Programmelektronik gesteuert, angezeigt wird.

18. Anordnung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumbereiche zur Steuerung der Abgabe von Seifen-, Desinfektions-, Trockenmittel sowie Wasser verschiedener Menge und Temperatur durch Markierungen auf der Oberfläche der Sanitärkeramik angezeigt sind.

19. Anordnung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumbereiche zur Steuerung der Abgabe von Seifen-, Desinfektions-, Trockenmittel sowie Wasser verschiedener Menge und Temperatur durch visuell unterschiedliche Ausleuchtung angezeigt sind.

20. Anordnung gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumbereiche zur Steuerung der Abgabe von Seifen-, Desinfektions-, Trockenmittel sowie Wasser verschiedener Menge und Temperatur durch unterschiedliche Lichtfarben und, oder Lichtmuster angezeigt sind.

21. Anordnung gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumbereiche bei Abgabe von Seifen-, Desinfektions-, Trockenmittel sowie Wasser verschiedener Menge und Temperatur durch akustisch unterschiedliche Signale angezeigt sind.

22. Anordnung nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß im Auslauf der Zapfstelle ein Temperaturfühler oder -schalter installiert ist, welcher die Regelelektronik ansteuert, wodurch die Auslauftemperatur überwacht und die Energiezufuhr zum Durchlauferhitzer auf einen Maximalwert begrenzt wird.

23. Anordnung nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwesenheit eines Körpers, im Wirkbereich der Überwachungstaster, der Ausfluß des Fließmediums ausgelöst wird, und bei Verlassenheit des Wirkbereiches kein Fluß des Mediums stattfindet.

24. Anordnung nach Anspruch 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer örtlichen Veränderung des Körpers, im Wirkbereich der Überwachungstaster, während eines Zapfvorganges die Regelelektronik stetig und automatisch nachregelt.

25. Anordnung nach Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelsystem zur Temperatur- und Mengenregelung an einen Waschtischplatz angewendet ist.

26. Anordnung nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelsystem zur Temperatur- und Mengenregelung an einen Duschplatz angewendet ist.

27. Anordnung nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung der Anordnung an einem Duschplatz die Auslaufdüse der Kopfbrause automatisch über einen elektromechanischen Antrieb innerhalb des Wirkbereiches des Überwachungssystemes, dem wechselnden Aufenthaltsort des Benutzers folgt und der Wasserauslaß dem Benutzer zugewandt bleibt.

26. Anordnung nach Anspruch 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung der Anordnung an einem Duschplatz verschiedene Auslaufdüsen der Kopfbrause automatisch über einen elektromechanischen Antrieb, abhängig vom Aufenthaltsort des Benutzers, geöffnet und geschlossen sind und der Wasserauslaß dem Benutzer zugewandt bleibt.

29. Anordnung nach Anspruch 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe einer Heißwassermenge mit hoher Temperatur zur Desinfektion gegen Keime programmierbar ist, und während der Spüldauer der wasserführenden Leitungselemente bei Anwesenheit eines Körpers im Wirkbereich des Überwachungssystemes eine sofortige Sicherheitsabschaltung erfolgt.

30. Anordnung nach Anspruch 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß während der Abgabe einer Heißwassermenge mit hoher Temperatur ein akustisches und, oder optisches Warnsignal erfolgt.