DE4416038A1 - Rainwater utilisation device for indoor domestic applications - Google Patents
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Abstract
Description
Beschrieben wird eine neuartige Anlage zur Regenwasser nutzung.A new type of rainwater system is described use.
Aufgrund steigender Wasserpreise und auch aus ökologischen Gründen gehen immer mehr Menschen dazu über, das kostenlose Regenwasser zu nutzen. In einer solchen Anlage wird das vom Hausdach kommende Wasser gesammelt, und über einen Filter in einen Behälter geleitet. Dieser kann sowohl im Keller aufgestellt, als auch in der Erde eingegraben werden. Über eine Pumpe, die ein zusätzliches Rohrnetz speist, wird dieses Regenwasser z. B. für die Toilettenspülung, die Waschmaschine, zum Bewässern des Gartens oder für sonstige Zwecke benutzt, bei denen kein Wasser mit Trinkwasserquali tät gebraucht wird.Due to rising water prices and also from ecological For more reasons, more and more people are moving to the free To use rainwater. In such a system, this is from Water coming from the roof is collected and passed through a filter passed into a container. This can both in the basement erected, as well as buried in the earth. over a pump that feeds an additional pipe network this rainwater z. B. for flushing the toilet Washing machine, for watering the garden or for other Purposes where no water with drinking water quality action is needed.
Bleibt der Regen für längere Zeit aus und leert sich der Speicher, so muß dafür gesorgt werden, daß immer ein mini maler Wasserstand gewährleistet ist. Einmal um die Brauch wasserversorgung zu sichern und weiterhin um ein schädliches Trockenlaufen der Förderpumpe zu verhindern. Dies wird über eine Trinkwassernachspeisung geregelt. Regnet es dagegen zu viel, wird das überschüssige Wasser über ein Überlaufrohr, entweder zur Versickerung, oder aber in das Kanalsystem ab geführt. Bei besonderes ungünstigen Höhenverhältnissen, kann es erforderlich sein den Überlauf durch eine Pumpe sicherzu stellen, die beim erreichen des Höchstfüllstandes einge schaltet wird und das überschüssige Regenwasser abpumpt. Man nennt dies eine Hebeanlage.If there is no rain for a long time and it empties Memory, it must be ensured that a mini Painter water level is guaranteed. Once around custom secure water supply and continue to be a harmful To prevent the feed pump from running dry. This is about a drinking water make-up regulated. It rains against it much, the excess water is drained through an overflow pipe, either for infiltration or into the sewer system guided. In the case of particularly unfavorable height conditions, can a pump overflow must be ensured places that are set when the maximum level is reached is switched and the excess rainwater is pumped out. Man this is called a lifting system.
Die notwendigen Steuerungen der Einlass- und Auslaßpumpen hängen letztlich vom Füllstand des Behälters ab. In den Tank werden daher meist Schwimmerschalter eingebaut, die den minimalen, sowie den maximalen Wasserstand erfassen und den Einlaß und Auslaß von Wasser regeln.The necessary controls for the inlet and outlet pumps ultimately depend on the fill level of the container. In the Tank switches are therefore usually installed, the record the minimum and maximum water level and regulate the inlet and outlet of water.
Solche Schwimmerschalter haben keine besonders genauen Schaltschwellen und außerdem sehr große Schalthysteresen. Das heißt der Hub zwischen Ein- und Ausschalten des Schalters ist ziemlich groß. Dies wirkt sich besonders nachteilig bei der Trinkwassernachspeisung aus. Denn geht man von einem Schalterhub von nur 20 cm aus, so werden bei einem Behälterdurchmesser von 2 m über 600 ltr Trinkwasser auf einmal nachgespeist. Kommt es nun nach einer solchen Nach speisung zum Regnen, ist im Gegensatz zu einer geringen Nachspeisung nicht das optimale Fassungsvermögen des Be hälters gewährleistet und es kommt zu einem früheren Über laufen des Behälters, was mit einer Vergeudung des zuviel nachgespeisten Trinkwassers gleichzusetzen ist. Dies beein trächtigt die Amortisation einer solchen Anlage erheblich und kann bei ungünstigen Verhältnissen sogar zu einem Mehr verbrauch anstatt zur Einsparung von Trinkwasser führen. Außerdem kann es für die Wasserqualität im Behälter besser sein, wenn öfter wenig Frischwasser zuläuft, als viel auf einmal und dann lange nichts mehr.Such float switches have no particularly precise ones Switching thresholds and also very large switching hysteresis. That means the stroke between switching the on and off Switch is quite large. This has a particular impact disadvantageous in the drinking water make-up. Because goes one from a switch stroke of only 20 cm, at a container diameter of 2 m over 600 l of drinking water refilled once. Now comes after such a night food for raining is in contrast to a low Make-up not the optimal capacity of the Be guaranteed and there is an earlier transfer run of the container, what with a waste of too much replenished drinking water is equivalent. This affects considerably amortizes the amortization of such a system and can even lead to more in unfavorable conditions consumption instead of saving drinking water. It can also do better for the water quality in the tank be when less fresh water runs in more often than a lot once and then nothing for a long time.
Verschiedene Gefahren können von einem solchen Regenwasser system ausgehen, die herkömmliche Anlagen überhaupt nicht berücksichtigen. Z.B die Dichtheit der Leitung, über die das Trinkwasser nachgespeist wird. Bleibt das Ventil hängen oder es kommt Schmutz ein, wird die Leitung undicht. Wert volles Trinkwasser tropft oder rinnt gar in den Regenwas serbehälter. Bereits ein Eimer Wasser pro Stunde bedeutet dann einen Verlust von 80 cbm pro Jahr. Schlimm ist, daß eine solche Undichtheit für einen Anlagenbetreiber kaum feststellbar ist und er es unter Umständen sehr lange nicht merkt. Auch dadurch kann man schnell mehr Trinkwasser ver brauchen, als einsparen.Various risks can arise from such rainwater system that conventional systems do not consider. For example, the tightness of the line over which the drinking water is replenished. The valve gets stuck or if dirt comes in, the line leaks. Worth full drinking water drips or even runs into the rainwater water container. One bucket of water per hour means then a loss of 80 cbm per year. The bad thing is that such a leak hardly for a plant operator is noticeable and it may not be for a very long time notices. This also means that you can quickly add more drinking water need than save.
Ein noch viel größerer Schaden kann entstehen, wenn der zur Nachspeisung erforderliche offene Trichter verstopft wird. Dann kann das nachgespeiste Wasser nicht in den Behälter fließen, sondern der Trichter überläuft. Keller oder gar Wohnung stehen unter Wasser.Even greater damage can result if the Make-up required open funnel is clogged. Then the replenished water cannot enter the tank flow, but the funnel overflows. Basement or even Apartment are under water.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, oben genannte Nachteile zu vermeiden und eine Anlage zur Regen wassernutzung vorzuschlagen, welche wartungsfrei und selbständig arbeitet und das Regenwasser optimal nutzt.The present invention has for its object above to avoid mentioned disadvantages and a plant for rain propose water use, which is maintenance-free and independent works and makes optimal use of rainwater.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen den Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is characterized by the solved the features of claim 1.
Wesentliches Merkmal ist die automatische und periodische Messung des Füllstandes eines Regenwasserspeichers. Diese Messung der Füllhöhe geschieht mit Ultraschall nach dem Echolotprinzip. Da die Messung in periodischen Abständen durchgeführt wird, kann mittels einer Anzeige jederzeit der aktuelle Füllstand des Speichers abgelesen werden. Dies hat den Vorteil, daß man seinen Wasserverbrauch immer unter Kontrolle hat. Ein weiterer Pluspunkt der Echolotmessung ist die völlig berührungslose Messung, wodurch keinerlei Verschleiß des Sensors oder eine Wasserverunreinigung statt findet.An essential feature is the automatic and periodic Measurement of the level of a rainwater storage tank. These The level is measured with ultrasound after the Echo sounder principle. Because the measurement periodically can be carried out at any time by means of an advertisement current fill level of the memory can be read. this has the advantage that you always keep your water consumption below Has control. Another plus point of the sonar measurement is the completely non-contact measurement, which means no wear sensor or water contamination instead finds.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Möglichkeit, durch ständige genaue Messung den Trinkwassernachlauf sowie einen Überlauf des Tanks kontrollieren zu können. Die ge wünschten Wasserstände für Wassernachspeisung sowie Ein schalten eines Überlaufalarms bzw. einer Überlaufpumpe lassen sich individuell stufenlos einstellen.Another feature of the invention is the ability through constant accurate measurement of the drinking water run-on as well to be able to control an overflow of the tank. The ge desired water levels for water make-up and on switching an overflow alarm or an overflow pump can be individually adjusted continuously.
Auch läßt sich eine Trocklaufschutzschwelle für die Förderpumpe einstellen, für den Fall, daß der Wasserstand doch einmal so tief absinkt, daß die Pumpe in Gefahr gerät. Diese Aufgabe könnte theoretisch auch über den Druckregler der Förderpumpe geregelt werden. Dies hat jedoch den Nach teil, daß dann der Trockenlaufschutz erst schaltet, wenn bereits Luft in das Leitungssystem eingesaugt wurde. Dies sollte bei WC-Spülern und Waschmaschinen vermieden werden.A dry-running protection threshold can also be used for Set the feed pump in case the water level but sinks so deep that the pump is in danger. This task could theoretically also be done via the pressure regulator the feed pump can be regulated. However, this has the aftermath partly that the dry-running protection only switches when air has already been sucked into the pipe system. This should be avoided with toilet rinsers and washing machines.
Besonders zu erwähnen ist auch die ständige Überwachung der Leitung zur Nachspeisung von Trinkwasser. Die Zufuhr von Trinkwasser wird meist über ein Magnetventil gesteuert. Alle Arten von Durchlaßventilen sind aber jahrelangem Verschleiß, Schmutz und Verkalkung ausgesetzt. Wird ein solch es Ventil undicht, rinnt ständig wertvolles Trinkwasser in den Tank, was unbedingt erkannt werden sollte.The constant surveillance of the Pipe for the replenishment of drinking water. The supply of Drinking water is usually controlled via a solenoid valve. All types of passage valves are years of wear, Exposed to dirt and calcification. Will such If the valve leaks, valuable drinking water constantly runs into it the tank, which should definitely be recognized.
Weiter besteht eine vorgeschriebene gesetzliche Trennung zwischen Trink- und Regenwasserkreis. Deshalb wird das Trinkwasser im freien Fall in einen Nachspeisetrichter ge leitet, welcher das Wasser in die weitere Leitung zum Speicher leitet. Wird nun aus irgendeinem Grund der Trichter oder die weitere Leitung vertopft, staut sich das Wasser und läuft über. Auch dies wird durch ständige Kontrolle erkannt.There is also a mandatory legal separation between drinking and rainwater circuit. So that's why Drinking water in free fall into a make-up funnel which leads the water into the further line to the Memory conducts. Now, for some reason, becomes the funnel or the other pipe is blocked, the water builds up and it's spilling over. This is also recognized by constant control.
Insgesamt wird der Trinkwasserzulauf auf folgende Punkte überwacht und kontrolliert:Overall, the drinking water supply is based on the following points monitored and controlled:
- a) Auf den Trinkwasserzulauf während der Nachspeisunga) On the drinking water supply during the make-up
- b) Auf Dichtheit des Nachspeiseventils außerhalb der Nachspeisung.b) For tightness of the make-up valve outside the Make-up.
- c) Auf Verstopfung und Rückstau des Nachspeisetrichtersc) For blockage and backflow of the make-up funnel
Treten die Fälle a),b) oder c) auf, wird sofort Alarm ausgelöst bzw. eine Kontrollampe leuchtet auf. In Fall c) wird zusätzlich die Nachspeisung blockiert.If cases a), b) or c) occur, an alarm is triggered immediately triggered or a control lamp lights up. In case c) the make-up is also blocked.
Wird während einer Messung kein Echolotsignal empfangen, oder ist der Empfang gestört, wird die Anlage sofort blockiert und Alarm ausgelöst.If no sonar signal is received during a measurement, or if the reception is disturbed, the system is switched off immediately blocked and alarm triggered.
Die gesamte Anlage ist in moderner, stromsparender Technik aufgebaut, so daß die jährlichen Betriebskosten für die gesamte Steuerung sehr minimal sind.The entire system is in modern, energy-saving technology built so that the annual operating costs for the overall control are very minimal.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt:An embodiment of the invention is based on the following drawings explained. It shows:
Fig. 1 Das Blockschaltbild des Systems Fig. 1 The block diagram of the system
Fig. 2 Das Zusammenwirken der Anlage im Einsatz. Fig. 2 The interaction of the system in use.
In Fig. 1 erkennt man die verschiedenen Funktionsblöcke der Regenwassernutzungsanlage. Links oben die Sendeeinheit welche das Sendesignal an den Ultraschallsender weitergibt, sowie den Ultraschallempfänger mit der Empfangseinheit und den notwendigen Gültigkeitsprüfungen des empfangenen Signals Die Füllstandsmessung wird mit einer geringen Sendeleistung begonnen. Kommt kein befriedigendes Signal zurück, bedeutet dies, daß der Wasserspiegel zu weit entfernt ist, um das schwache Sendesignal ausreichend zu reflektieren. Nun schal tet die zweite Sendestufe mit einer höheren Sendeleistung. Wird immer noch kein ausreichendes Signal empfangen, schal tet die dritte Stufe mit der höchsten Sendeleistung. Die stufenweise Erhöhung der Sendeleistung hat den Vorteil, daß das Empfangssignal je nach Wasserstand immer optimal angepaßt wird und unerwünschte Reflexionen, insbesondere die Direktwellen, umgangen werden können. Dadurch wird der große Meßbereich von 5 cm bis 3 m vom Sensor entfernt möglich.In Fig. 1 you can see the different functional blocks of the rainwater harvesting system. At the top left, the transmission unit, which forwards the transmission signal to the ultrasound transmitter, as well as the ultrasound receiver with the reception unit and the necessary validity checks of the received signal. The level measurement is started with a low transmission power. If a satisfactory signal does not come back, this means that the water level is too far away to adequately reflect the weak transmission signal. Now the second transmission stage switches with a higher transmission power. If a sufficient signal is still not received, the third stage with the highest transmission power switches. The gradual increase in the transmission power has the advantage that the received signal is always optimally adapted depending on the water level and undesirable reflections, in particular the direct waves, can be avoided. This enables the large measuring range of 5 cm to 3 m from the sensor.
Der ermittelte Füllstand wird von einer Anzeige ständig angezeigt.The fill level determined is constantly displayed displayed.
Die Zeitabstände in der die Messungen erfolgen, sind in weiten Bereichen mittels eines Meßtaktgebers einstellbar. Vorzugsweise erfolgt alle 2 Minuten eine Messung.The time intervals in which the measurements are made are in wide ranges adjustable by means of a measuring clock. A measurement is preferably carried out every 2 minutes.
Zu erwähnen ist noch, daß die Ultraschallwandler im Regen wasserspeicher beheizt werden, um sie vor Bildung von Kon denswasser zu schützen und eine einwandfreie Funktion sich erzustellen.It should also be mentioned that the ultrasonic transducers in the rain water tanks are heated to prevent them from forming con to protect the water and ensure that it functions properly to create.
Für den Fall, daß die Sensoren doch einmal mit dem Wasser spiegel in Berührung kommen, sind sie mit einem Fühlerele ment ausgestattet, über das die Steuerung diesen Zustand erkennt. Dann wird der Meßtakt solange unterbrochen, bis der Füllstand wieder unter die Fühlerschwelle abgesunken ist. In the event that the sensors are with the water come into contact with mirrors, they are with a feeler ment, via which the control system this state recognizes. Then the measuring cycle is interrupted until the level has dropped below the sensor threshold again is.
Unten in Fig. 1 ist die Kontrolle des Nachspeiseventils gezeigt. Man erkennt die Trinkwasserleitung, die hier mit einem Magnetventil abgeschlossen ist. Zur Trinkwassernach speisung wird das Magnetventil für die eingestellte Dauer geöffnet und das Trinkwasser gelangt über den Übergangs trichter in die Zulaufleitung zum Speicher. Erfindungsgemäß besitzt das System hinter dem Magnetventil eine Über wachungseinheit, welche erkennt, wenn entweder kein Wasser kommt, oder das Nachspeiseventil undicht ist. Genauso wird der Übergangstrichter auf Verstopfung, d. h. Überlauf über wacht. Die Nachspeisungseinheit ist über Kabel mit der Steu erzentrale verbunden. Dort befindet sich die Überwachungs elektronik, die das Zustandssignal von der Nachspeiseeinheit übernimmt, mit dem Sollzustand verknüpft und an die Alarman lage weitergibt. Die Ansteuerung des Magnetventils erfolgt über eine, an der Steuerzentrale fertig angebaute Steckdose.The control of the make-up valve is shown at the bottom in FIG . You can see the drinking water pipe, which is closed here with a solenoid valve. For drinking water replenishment, the solenoid valve is opened for the set duration and the drinking water reaches the storage line via the transition funnel. According to the invention, the system has a monitoring unit behind the solenoid valve, which detects when there is either no water or the make-up valve is leaking. The transition funnel is also monitored for blockage, ie overflow. The make-up unit is connected to the control center by cable. There is the monitoring electronics, which takes over the status signal from the make-up unit, links it to the target status and forwards it to the alarm system. The solenoid valve is controlled via a socket that is already attached to the control center.
Des weiteren ist die Überlaufkontrolle zu erkennen, die eben falls mit der Alarmanlage verknüpft ist. Schließlich ist noch die Trockenlaufschutzfunktion mit ihrer frei einstell baren Schaltschwelle zu erkennen. Wie das Magnetventil wird auch die Förderpumpe über eine fertig angebaute Steckdose angesteuert.Furthermore, the overflow control can be seen if linked to the alarm system. Finally is the dry run protection function with its free setting detectable switching threshold. How the solenoid valve becomes also the feed pump via a fully fitted socket controlled.
Damit entfällt bei diesem System jegliche elektrische In stallationsanforderung.This system eliminates any electrical in installation requirement.
Fig. 2 zeigt die Anlage im Einsatz. Das Regenwasser wird von der Regenrinne 10 über einen Filter 7 und den Wasser zulauf 4 in den Regenwasserspeicher 1 geleitet. Die Druck förderpumpe 3 für den Regenwasserkreis befindet sich vor zugsweise im Speicher 1, wobei die Pumpe 3 über eine Druck leitung, welche im Schutzrohr 6 zusammen mit den Steuer- und Stromkabeln läuft, den Regenwasserkreis speist. Die Steuer zentrale 9 befindet sich im Haus, wo sich auch die Trink wassernachspeise-Einheit 8 befindet. Die Echolot-Sensorik 2 ist über ein Kabel, das im Schutzrohr 6 läuft, mit der Steuerzentrale 9 verbunden. Fig. 2 shows the system in use. The rainwater is fed from the rain gutter 10 through a filter 7 and the water inlet 4 into the rainwater storage tank 1 . The pressure feed pump 3 for the rainwater circuit is preferably in the memory 1 , the pump 3 via a pressure line, which runs in the protective tube 6 together with the control and power cables, feeds the rainwater circuit. The control center 9 is located in the house, where the drinking water make-up unit 8 is located. The echo sounder sensor 2 is connected to the control center 9 via a cable that runs in the protective tube 6 .
Sinkt der Füllstand unter die eingestellte Nachspeiseschwel le, wird die Steckdose, für das Magnetventil über ein verschleißloses Triacrelaise angesteuert und Trinkwasser nach gefüllt. Diese Nachspeiseschwelle ist frei einstellbar. Auch die Nachspeisemenge ist von 1 bis 200 ltr stufenlos regelbar. Ist die eingestellte Menge nachgespeist, mißt das System ersteinmal nach, ob die Menge ausreichte um die Schwelle tatsächlich zu überschreiten. Wenn nein, wird ohne das Magnetventil zu schalten sofort weitergespeist. Dies dient der Schonung des Magnetventils, dem dadurch unnötige Schalt manöver erspart bleiben. Besonders, bei sehr gering einge stellter Nachspeisemenge, oder wenn während der Nachspeise phase Wasser aus dem Speicher entnommen wird.If the level drops below the set make-up threshold le, the socket for the solenoid valve is a wear-free Triacrelaise controlled and drinking water after filled. This make-up threshold is freely adjustable. Also the make-up quantity is infinitely variable from 1 to 200 ltr. If the set quantity is replenished, the system measures first of all whether the amount was sufficient around the threshold to actually cross. If no, without that The solenoid valve to be switched on immediately. This serves the protection of the solenoid valve, the unnecessary switching spared maneuvers. Especially when turned on very low Make-up quantity, or if during the make-up phase water is taken from the storage tank.
Ein weiterer frei einstellbarer Pegel bestimmt das völlige Abschalten der Förderpumpe 3, um ein Luftansaugen, oder gar Trockenlaufen zu vermeiden.Another freely adjustable level determines that the feed pump 3 is switched off completely in order to avoid air intake or even running dry.
Der Überlauf wird normalerweise über ein Überlaufrohr abge führt. Sollte dies nicht möglich sein, besitzt die Steuerung ein eine weitere frei einstellbare Schaltschwelle, über die dann eine Pumpe angesteuert werden kann, um das überschüs sige Wasser abzupumpen. Diese Schwelle kann aber auch zur ganz normalen Höchstandüberwachung eines Behälter benutzt werden, um bei Erreichen eines kritischen Wasserstandes Alarm auszulösen.The overflow is normally discharged through an overflow pipe leads. If this is not possible, the control has a further freely adjustable switching threshold, via which then a pump can be controlled to make the excess to pump out water. This threshold can also be used normal maximum level monitoring of a container used in order to reach a critical water level Trigger alarm.
Claims (18)
- a) Auf Dichtheit des Nachspeiseventils im Ruhezustand
- b) Auf tatsächlichen Wasserlauf während einer Nachspeisung
- a) For tightness of the make-up valve in the idle state
- b) On actual watercourse during make-up
- a) Verstopfung des Nachspeisezulaufs zum Behälter
- b) Rückstau aus dem Behälter bzw. Kanalsystem
- a) Blockage of the make-up feed to the container
- b) Backflow from the container or channel system
- a) Tanküberlauf
- b) Kein Wasserlauf während der Nachspeisung/Nachspeisung verstopft/Rückstau aus dem Behälter bzw. Kanalsystem
- c) Nachspeisungsventil undicht
- d) Kein Sensorsignal
- a) Tank overflow
- b) No watercourse during make-up / make-up clogged / backwater from the tank or sewer system
- c) Make-up valve leaks
- d) No sensor signal
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE4416038A DE4416038A1 (en) | 1994-05-06 | 1994-05-06 | Rainwater utilisation device for indoor domestic applications |
Applications Claiming Priority (1)
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DE4416038A DE4416038A1 (en) | 1994-05-06 | 1994-05-06 | Rainwater utilisation device for indoor domestic applications |
Publications (1)
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DE4416038A1 true DE4416038A1 (en) | 1995-11-09 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4416038A Withdrawn DE4416038A1 (en) | 1994-05-06 | 1994-05-06 | Rainwater utilisation device for indoor domestic applications |
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