EP4403713B1 - Sanitäre anlage, insbesondere dusche - Google Patents

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EP4403713B1
EP4403713B1 EP24152648.2A EP24152648A EP4403713B1 EP 4403713 B1 EP4403713 B1 EP 4403713B1 EP 24152648 A EP24152648 A EP 24152648A EP 4403713 B1 EP4403713 B1 EP 4403713B1
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EP
European Patent Office
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pump
sanitary installation
water
heat exchanger
installation according
Prior art date
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EP24152648.2A
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English (en)
French (fr)
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EP4403713C0 (de
EP4403713A1 (de
Inventor
Johannes FRENGER
Pavel SEVELA
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Sophie Heat Recovery GmbH
Original Assignee
Sophie Heat Recovery GmbH
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Publication date
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Publication of EP4403713A1 publication Critical patent/EP4403713A1/de
Application granted granted Critical
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Publication of EP4403713C0 publication Critical patent/EP4403713C0/de
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    • E03C—DOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
    • E03C1/00—Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
    • E03C1/02—Plumbing installations for fresh water
    • E03C1/04—Water-basin installations specially adapted to wash-basins or baths
    • E03C1/0408—Water installations especially for showers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E03C—DOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
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    • E03C1/02—Plumbing installations for fresh water
    • E03C1/04—Water-basin installations specially adapted to wash-basins or baths
    • E03C1/044—Water-basin installations specially adapted to wash-basins or baths having a heating or cooling apparatus in the supply line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/0005—Domestic hot-water supply systems using recuperation of waste heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/0036—Domestic hot-water supply systems with combination of different kinds of heating means
    • F24D17/0052—Domestic hot-water supply systems with combination of different kinds of heating means recuperated waste heat and conventional heating means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E03C—DOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
    • E03C1/00—Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
    • E03C1/12—Plumbing installations for waste water; Basins or fountains connected thereto; Sinks
    • E03C1/22—Outlet devices mounted in basins, baths, or sinks
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
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    • E03C1/00—Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
    • E03C2001/005—Installations allowing recovery of heat from waste water for warming up fresh water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0012—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from waste water or from condensates

Definitions

  • the invention relates to a sanitary installation which is particularly designed as a shower.
  • Heat recovery from, for example, shower wastewater can significantly reduce the energy demand for hot water. If heat exchangers are placed below the shower level in the floor structure, only a relatively small portion of the waste heat can be recovered, as the heat exchanger must be dimensioned accordingly.
  • the heat exchangers are placed to the side of the shower rather than below the shower tray, allowing them to be dimensioned accordingly.
  • these systems require a lift pump (hereinafter referred to as the "pump”) to pump the warm shower wastewater to the heat exchanger, thus preheating the cold fresh water.
  • WO 2018 / 169 394 A1 Describes a shower system in which wastewater is applied to coils of a heat exchanger pipe to preheat incoming cold water.
  • a pump is provided for this purpose, which conveys the wastewater, with the pump speed being electronically controlled depending on the water flow.
  • a bypass is installed, which leads back to the shower tray via a T-piece between the pump and the heat exchanger.
  • the bypass has a level-controlled valve that keeps the bypass open as long as too little wastewater has been collected and closes the bypass when there is sufficient wastewater. With discontinuous on-off control, the amount of wastewater reaching the heat exchanger fluctuates, which reduces the efficiency of the heat exchanger.
  • the utility model DE 20 2006 001 996 U1 refers to a device for recovering heat from wastewater from a shower and/or bathing facility.
  • the wastewater flow rate which is pumped to the heat exchanger by a pump, is varied using a valve.
  • the valve is controlled by a float.
  • the valve is located in the pressure line and thus downstream (after) the pump.
  • the wastewater reservoir in the device shown must be relatively deep so that the pump head can fill with water automatically. This, in turn, results in a relatively high base structure.
  • the object of the present invention is to provide a sanitary installation, in particular a shower, which can be operated as energy-efficiently as possible while being simple to manufacture and requiring little maintenance.
  • the invention thus shows a sanitary facility.
  • the sanitary facility is designed in particular as a shower and will usually be explained in more detail below using this example.
  • the wastewater used for heat recovery can, for example, come from one or more sinks, a washing machine or a dishwasher instead of one or more showers.
  • the used wastewater is used for heat recovery within the same sanitary facility; for example, the wastewater from the shower(s) is reused to heat the fresh water of the same shower(s).
  • the wastewater from one sanitary facility can be used to heat the fresh water of another sanitary facility.
  • the sanitary installation according to the invention shows a collecting device with a drain opening.
  • the drain opening is located at the bottom of the collecting device.
  • the top of the collecting device is preferably closed with a water-permeable cover, in particular a mesh cover.
  • the collection device is designed, in particular, as a basin positioned so that wastewater from a shower tray flows into the collection device. If there is no shower tray (for example, the wastewater drains onto a tiled or concrete shower floor), the collection device can be positioned accordingly so that the water flows from the shower floor into the collection device.
  • the sanitary system comprises a heat exchanger with a fresh water inlet.
  • the heat exchanger is positioned, in particular, next to and not below the collecting device. Furthermore, it is particularly provided that the heat exchanger is positioned above the collecting device; i.e., that at least part of the heat exchanger is arranged higher than the collecting device. This enables the use of a correspondingly large heat exchanger.
  • the heat exchanger has a fresh water outlet next to the fresh water inlet.
  • the supplied cold fresh water flows through the heat exchanger, in particular along a spiral pipe, from the fresh water inlet to the fresh water outlet.
  • the fresh water outlet is preferably connected to a water outlet. This water outlet, in turn, is designed, in particular, for connecting a shower head.
  • further components such as a water heater and/or a fitting, can be located between the fresh water outlet of the heat exchanger and the water outlet.
  • the described collecting device is located on the same sanitary facility, in particular the shower, from which the heated fresh water is discharged via the water outlet, so that the fresh water passing through the heat exchanger is collected in the collecting device as waste water.
  • the heat exchanger comprises a wastewater inlet and a wastewater outlet.
  • the wastewater from the collection device can be introduced into the wastewater inlet of the heat exchanger. Inside the heat exchanger, the wastewater flows from the wastewater inlet to the wastewater outlet.
  • the wastewater outlet of the heat exchanger is connected, in particular, to a wastewater discharge system (e.g., the building's sewer line).
  • the sanitary system includes a connecting line for conveying the wastewater from the drain opening of the collection device to the heat exchanger, i.e., in particular, into the heat exchanger's predefined wastewater inlet.
  • This connecting line in particular, includes hoses and/or pipes for conveying the wastewater accordingly.
  • a pump is located in the connecting line.
  • This pump can also be referred to as a lift pump or sewage pump. It is specifically intended that the pump be positioned higher than the drain opening. In particular, the pump is not located below the collecting device, but next to it.
  • the term "next to the collecting device” also includes a pump arrangement "to the side of the collecting device and higher than the collecting device.” This results in a very flat floor structure for the sanitary facility. Only the collecting device determines the depth of the structure, since the other large components such as the pump and heat exchanger are located to the side.
  • a regulating arrangement is provided within the sanitary system according to the invention.
  • This regulating arrangement regulates the water level in the collecting device. This ensures that the pump can be operated at a constant speed and, in particular, without speed regulation, and prevents air from being sucked in.
  • the regulating arrangement is designed to change a flow cross-section depending on the water level in the collecting device. The wastewater flowing from the collecting device to the pump flows through this flow cross-section on the way between the collecting device and the pump. This is therefore a flow cross-section located between the collecting device and the pump.
  • the regulating arrangement thus changes the flow cross-section in/on the suction line upstream of the pump (before the pump).
  • the regulating arrangement in the suction line or at the beginning of the suction line has the advantage, among other things, that the mechanics used are more easily accessible - for example, for cleaning - than with an arrangement in the pressure line.
  • the "change in the flow cross-section” specifically describes a continuous or multi-stage change in the flow cross-section, whereby the flow cross-section can assume multiple values greater than zero. In particular, it is not just a matter of opening and closing the flow cross-section.
  • the regulating arrangement comprises a closure element that is movable in the drain opening to change the flow cross-section; in particular, it is movable up and down in the vertical direction.
  • the closure element is a plug that is inserted into the drain opening.
  • the closure element is movable upwards, i.e., out of the drain opening, to increase the flow cross-section, and downwards, i.e., into the drain opening, to decrease the flow cross-section.
  • closure and/or the drain opening have a correspondingly tapered or widened cross-section.
  • at least one of the two elements can be conical, rounded, conical, or truncated cone-shaped.
  • the portion of the closure element which is inserted into the drain opening (also referred to as "protrusion") has a cross-section which decreases continuously or in sections downwards.
  • the closure element is preferably arranged axially aligned with the drain opening.
  • the regulating arrangement is designed to regulate the flow cross-section in a range of at least 5 mm 2 to at most 1000 mm 2 .
  • the regulating arrangement preferably comprises a buoyancy body.
  • This buoyancy body can also be referred to as a "float.”
  • the buoyancy body is arranged in the collection device to float on the wastewater.
  • the buoyancy body is coupled to the closure element in such a way that the closure element can be moved with the buoyancy body.
  • the closure element can be firmly connected to the buoyancy body, or a one-piece design of the closure element and buoyancy body can be provided. In a preferred embodiment, however, the closure element is provided so that it can be displaced within the buoyancy body, abutting on one side. In particular, it is provided that the closure element itself does not float and thus sinks downwards into the drain opening without buoyancy from the buoyancy body. However, since the closure element is arranged in the buoyancy body with a "single-sided impact," the closure element can be lifted by the buoyancy body, but on the other hand, the buoyancy body can sink further once the closure element is seated in the drain opening. This ensures that the buoyancy body always remains on the surface of the wastewater in the collection device, even at very low water levels. This in turn ensures that the surface of the wastewater is covered as much as possible, thus preventing air ingress wherever possible.
  • the lowerable float is that—in combination with the switch described below—it can deactivate the pump via the integrated sensor only when the water level is very low. If the float could not lower further with the water level, the pump would have to be deactivated before the closure element fully engages the drain opening.
  • the buoyancy body covers at least 50%, preferably at least 80%, and more preferably at least 90%, of the water surface in the collection device. Such a large buoyancy body largely covers the water surface in the collection device, thereby preventing air from entering the drain opening as much as possible.
  • a sensor is arranged on the buoyancy body or on the closure element.
  • the sensor is designed to activate the switch.
  • the switch, or at least a part of the switch is located on the collecting device or next to the collecting device, so that the buoyancy body, together with the sensor, can be moved past the switch as the water level changes.
  • the sensor in particular, has a magnetic element.
  • the magnetic element can be a permanent magnet or a magnetic material (e.g., iron).
  • the switch is designed to detect the magnetic element.
  • the sensor can also be a region of the buoyancy body or closure element that otherwise actuates a mechanical or optical switch.
  • the switch can basically be designed in such a way that when the sensor is detected, the condition for switching the pump on or off is met - whether the state of the pump is then actually changed can depend on a flow switch, which will be described later.
  • the switch has a detection range within which it can detect the presence of the sensor.
  • the switch is preferably configured such that the condition for switching the pump on (or leaving it switched on) is met as long as the sensor is within the detection range. And the condition for switching the pump off (or leaving it switched off) is met as long as the sensor is not within the detection range.
  • a flow switch is preferably provided, which is arranged to detect a water flow of fresh water.
  • the flow switch can be located, for example, upstream of the fresh water inlet of the heat exchanger or between the fresh water outlet of the heat exchanger and the water outlet.
  • the switch on the collecting device and the flow switch are connected in series such that the pump only runs if the states of both switches indicate that the pump should be switched on.
  • the flow switch is particularly designed to ensure that the condition for switching the pump on is met when the water flow exceeds a first threshold and for switching the pump off when the water flow falls below a second threshold.
  • the two thresholds can generally be the same or different.
  • the advantage of the switch on the collection device in combination with the flow switch is particularly evident when the pump only runs when both switches are activated – i.e., the condition for switching on the pump is present at both switches. Otherwise, backflowing wastewater from the connecting line could raise the water level in the collection device after the shower. The pump would then be reactivated due to the switch on the collection device until the water level drops. When the pump is switched off, water would flow from the connecting line back into the collection tank, and the pump would be reactivated. This could lead to constant "oscillation.” This oscillation can be avoided by the flow switch.
  • the pump is designed as a centrifugal pump.
  • centrifugal pumps are simple to manufacture and require very little maintenance.
  • centrifugal pumps are not self-priming, as they cannot build up negative pressure on the suction side as long as there is no liquid in the pump housing. This problem can be solved, however, by filling the pump housing and the connecting line between the collecting device and the pump with fluid before initial commissioning.
  • the pump could be installed below the water level of the collecting device, although this should preferably be avoided in order to keep the installation height as low as possible.
  • the pump in the sanitary facility can only be operated at a constant speed, which means that the pump can only be switched on and off, but its speed cannot be varied.
  • a pump is used which, due to its design, can only be operated at a constant speed.
  • the electrical and/or electronic systems of the sanitary facility can be designed so simply that the pump - regardless of its design - can only be operated at a constant speed and can therefore only be switched on and off. This enables the use of pumps that are easy to manufacture and require very little maintenance. At the same time, this simplifies the structure of the electrical and/or electronic systems of the sanitary facility.
  • the regulating arrangement is designed so that, regardless of the water level in the collecting device, a minimum flow cross-section remains.
  • the minimum flow area is greater than zero.
  • this is achieved by ensuring that the closure element does not completely close the drain opening in its lower position.
  • This can be achieved by designing the geometry of the drain opening and/or the closure element to ensure the minimum flow area when the closure element is seated in the drain opening.
  • the closure element has/have at least one recess and/or the drain opening has/have at least one recess.
  • This at least one recess is designed and positioned such that the minimum flow cross-section is ensured in the lowest position of the closure element.
  • the minimum flow cross-section is preferably at least 5 mm 2 , particularly preferably at least 10 mm 2 .
  • the upper limit of the minimum flow cross-section is preferably at most 80 mm 2 , more preferably at most 50 mm 2 .
  • the connecting line between the pump and the heat exchanger has a siphon.
  • This siphon can also be referred to as a tubular siphon.
  • the lowest point of the siphon is preferably below a minimum water level in the collecting device. This minimum water level in the collecting device is determined in particular by the pump being switched off from this minimum water level, whereby the minimum water level in the collecting device is maintained.
  • the siphon is positioned such that its lowest point is below a base of the collecting device.
  • the riser section forms a reservoir above the pump with a capacity defined as the "first volume.”
  • the connecting line has a corresponding capacity between the drain opening and the pump, defined as the “second volume.”
  • the first volume is preferably larger than the second volume. If water flows back from this second volume toward the collection device, there will always be enough water in the first volume to keep the pump completely filled.
  • the collection device has an overflow connected to the wastewater outlet. This prevents the collection device from overflowing, as excess wastewater can be discharged directly via the overflow.
  • the sanitary facility comprises only the described heat exchanger and no additional water heater. Instead, the sanitary facility is connected to the hot water pipe of a building.
  • the sanitary facility has a fitting for mixing the heated fresh water from the fresh water outlet of the heat exchanger with the incoming hot water.
  • This fitting can be, for example, a conventional shower mixer.
  • the water heater is designed to be located downstream of the fresh water outlet of the heat exchanger. The water heater thus further heats the water already preheated in the heat exchanger.
  • the sanitary facility not have a hot water connection on the building's side. Only a cold water connection is provided, which leads to the fresh water supply of the heat exchanger.
  • the heated water from the heat exchanger i.e., downstream of the heat exchanger's fresh water outlet, is split into two lines.
  • One line passes through the water heater and is thus further heated before flowing to the tap.
  • the other line flows directly from the fresh water outlet to the tap.
  • the two lines can then be mixed together in the tap, allowing the desired temperature of the water exiting the water outlet to be adjusted.
  • a return line is preferably provided, which branches off downstream of the water heater and leads to the fresh water inlet of the heat exchanger.
  • this return line contains another pump and/or another check valve.
  • This return line can also be referred to as part of a preheating circuit. This has proven helpful when the water heater has a relatively low heating output, which is insufficient to bring the cold fresh water to the desired temperature without heat recovery in the heat exchanger. This can be particularly useful at the beginning of the shower cycle when the fresh water is not yet preheated.
  • the invention is not limited to a specific type of heat exchanger.
  • the heat exchanger has a height, this height is the largest dimension of the heat exchanger, and the height is aligned vertically. This allows a substantial portion of the overall height of the sanitary facility, in particular the shower, to be used for the heat exchanger.
  • the heat exchanger has a further dimension perpendicular to its height—in particular width, length, or diameter.
  • the height is at least five times, in particular at least ten times, as large as the further dimension.
  • the heat exchanger is particularly preferably a double-pipe heat exchanger.
  • the sanitary facility is designed as a shower for pre-wall installation.
  • the sanitary facility comprises a frame.
  • At least the collecting device including the regulating arrangement, the heat exchanger, the pump, and the connecting line are arranged on this frame.
  • the described water heater and/or the fitting and/or the water outlet and/or the return line can also be located on the frame. It is also preferably provided that all other elements, such as the lines between the fresh water drain of the heat exchanger and the water outlet, are arranged on the frame.
  • the frame including all components within it, can be mounted in front of or on an existing wall of a building. This ensures that the essential components of the sanitary system described here are located directly in the correct position, ensuring the system's functionality.
  • the sanitary facility 1 has a water outlet 2 to which a shower head 23 is connected.
  • the water from the shower head 23 flows via a shower tray into a collecting device 3 and is referred to below as wastewater.
  • the collection device 3 is closed by a cover 15, for example, designed as a grid cover.
  • the wastewater collects inside the collection device 3.
  • a drain opening 4 At the bottom of the collection device is a drain opening 4. This is connected to a heat exchanger 6 via a connecting line G.
  • the heat exchanger 6 has a fresh water inlet D and a wastewater outlet C on its underside.
  • the fresh water inlet D can be connected to a cold water supply line A of a building.
  • the wastewater outlet C leads to a wastewater outlet 7 of a building.
  • a pipe leads from the fresh water outlet E to a fitting 8.
  • the fresh water coming from the heat exchanger 6 can be mixed with warm water from a hot water supply line 19 and then fed to the water outlet 2 or the shower head 23.
  • the hot water supply line 19 can supply warm water from any building-side hot water supply.
  • the pump 5 is positioned higher than a base of the collecting device 3.
  • the connecting line G has a riser section 24, after which the connecting line G descends to a siphon 18. Downstream of the siphon 18, the connecting line G rises again and ends at the wastewater inlet B of the heat exchanger 6.
  • a return throttle 17, in particular designed as a check valve, can be located in the connecting line G.
  • Fig. 1 a regulating arrangement 30.
  • This regulating arrangement 30 comprises a closure element 11 that projects into the drain opening 4.
  • the regulating arrangement 30 comprises a buoyancy body 10.
  • the closure element 11 is slidably inserted into the buoyancy body 10. At its upper end, the closure element 11 has a collar so that it can be displaced relative to the buoyancy body 10, striking it on one side.
  • the buoyancy body 10 floats upwards with the water level in the collecting device 3, the closure element 11 is also moved upwards. If the buoyancy body 10 sinks, the closure element 11, which is particularly designed to be non-floating, also sinks deeper into the drain opening 4.
  • the flow cross-section in the outlet opening 4 can be changed by moving the closure element 11 up and down, as explained in the general part of the description.
  • the regulating arrangement 30 comprises a switch 13 and a sensor 12.
  • the switch 13 is located on the side of the collecting device 3.
  • the sensor 12 is located on the buoyancy body 10.
  • the sensor 12 is designed as a permanent magnet, which can be detected by the switch 13, designed as a magnetic switch.
  • the switch 13 is positioned so that the sensor 12 is within its detection range as long as the water level in the collection device 3 is high enough. If the sensor 12 is within the detection range of the switch 13, the corresponding condition for switching on the pump 5 is met.
  • a flow switch 16 is provided, which is located upstream of the fresh water inlet D of the heat exchanger 6. If a sufficient flow rate of fresh water is detected at the flow switch 16, the condition for switching on the pump 5 is also present on the part of the flow switch 16. In particular, it is provided that the pump 5 is switched on when the corresponding condition is met at the switch 13 and the flow switch 16. to switch on pump 5. If the condition no longer exists at one of the two switches 13, 16, pump 5 is switched off.
  • Fig. 2 corresponds Fig. 1 except for the differences discussed below.
  • Fig. 2 shows that instead of the hot water supply line 19 coming from the building, a water heater 9 can also be used within the sanitary facility 1.
  • the functioning of the water heater 9 is explained in the general part of the description and also applies to the exemplary embodiment.
  • the pipe coming from the fresh water drain E branches off and leads on the one hand directly to fitting 8 and on the other hand via the water heater 9 to fitting 8.
  • a return line F can be used.
  • This return line F branches off downstream of the water heater 9 and leads to the fresh water inlet D.
  • Another pump and another check valve 21 can be used in the return line F.
  • Fig. 3 illustrates the minimum flow cross-section in the area of the drain opening 4. Accordingly, both the closure element 11 and the drain opening 4 can have a corresponding recess 22 with any geometry, so that even if the closure element 11 is located at the lowest point, the minimum flow cross-section is guaranteed.
  • Example A in Fig. 3 illustrates that the recess 22 can be formed at the drain opening 4.
  • Example B illustrates that several of these recesses 22 are also possible at the drain opening 4.
  • Example C illustrates that the recess 22 can also be arranged on the closure element 11. According to Example D, several recesses 22 can be formed both at the drain opening 4 and on the closure element 11.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine sanitäre Anlage, die insbesondere als Dusche ausgebildet ist.
  • Für eine verbesserte Energiebilanz kommen in der Haustechnik zunehmend Systeme mit Wärmerückgewinnung aus Abwasser zum Einsatz. Durch die Wärmerückgewinnung aus beispielsweise Duschabwasser kann der Energiebedarf für Warmwasser erheblich vermindert werden. Werden dabei Wärmetauscher unterhalb der Duschebene im Bodenaufbau platziert, kann nur ein relativ geringer Teil der Abwärme zurückgewonnen werden, da der Wärmetauscher dementsprechend klein dimensioniert sein muss.
  • Um mit dem Bau auf derselben Etage zu bleiben werden die Wärmetauscher, seitlich der Dusche und nicht unterhalb der Duschwanne platziert, können dementsprechend größer dimensioniert werden. Diese Systeme benötigen jedoch eine Hebepumpe (im Folgenden als "Pumpe" bezeichnet), um das warme Duschabwasser zum Wärmetauscher zu fördern und somit das kalte Frischwasser vorzuwärmen.
  • WO 2018 / 169 394 A1 beschreibt ein Duschsystem, bei welchem das Abwasser auf Windungen einer Wärmetauschleitung aufgebracht wird, um zulaufendes Kaltwasser vorzuwärmen. Hierfür ist eine Pumpe vorgesehen, welche das Abwasser fördert, wobei die Pumpengeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Wassermenge elektronisch geregelt wird.
  • Ferner wird darin eine Regelung der zu fördernden Abwassermenge beschrieben, bei der die Pumpe mit einer fixierten Förderleistung arbeitet. In dieser Ausführungsform ist ein Bypass installiert, der über ein T-Stück zwischen der Pumpe und dem Wärmetauscher zurück zur Duschwanne führt. Der Bypass weist ein pegelgesteuertes Ventil auf, das den Bypass geöffnet hält, solange zu wenig Abwasser gesammelt ist, und den Bypass verschließt, wenn ausreichend Abwasser vorhanden ist. Aufgrund der diskontinuierlichen auf- und zu-Regelung schwankt die geförderte Abwassermenge, die den Wärmetauscher erreicht, wodurch die Effizienz des Wärmetauschers sinkt.
  • Bei dem Stand der Technik gemäß WO 2018 / 169 394 A1 wird also (a) entweder die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl der Pumpe, welche das Abwasser zum Wärmetauscher fördert, in Abhängigkeit von der Wassermenge elektronisch geregelt oder (b) es wird die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl der Pumpe konstant gehalten und der Förderstrom ständig umgelenkt, wodurch die geförderte Abwassermenge variiert. Zudem wird in diesem Stand der Technik eine Membranpumpe verwendet, welche auch ein Luft/Flüssigkeitsgemisch fördern kann. Dieser Pumpentyp ist jedoch aufwendig in der Herstellung und Wartung.
  • Das Gebrauchsmuster DE 20 2006 001 996 U1 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus Abwasser einer Dusch- und/oder Badevorrichtung. Dabei wird ein Abwasser-Volumenstrom, der mittels einer Pumpe zum Wärmetauscher gepumpt wird, mit einer Klappe variiert. Die Ansteuerung der Klappe erfolgt über einen Schwimmer. Die Klappe befindet sich in der Druckleitung und somit stromab (nach) der Pumpe. Das Abwasserreservoir in der gezeigten Vorrichtung muss eine relativ große Tiefe aufweisen, damit der Pumpenkopf von selbst mit Wasser volllaufen kann. Dies wiederrum hat einen relativ hohen Bodenaufbau zur Folge.
  • Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine sanitäre Anlage, insbesondere Dusche, anzugeben, die bei einfacher Herstellung und wartungsarmem Betrieb möglichst energieeffizient betrieben werden kann.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die abhängigen Ansprüche haben bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
  • So zeigt die Erfindung eine sanitäre Anlage. Die sanitäre Anlage ist insbesondere als Dusche ausgebildet und wird im Folgenden meist anhand dieses Beispiels näher erläutert. Allerdings kann die hier gezeigte Erfindung auch bei anderen sanitären Anlagen im privaten oder gewerblichen Bereich angewendet werden. Das für die Wärmerückgewinnung verwendete Abwasser kann anstatt von einer Dusch oder mehreren Duschen beispielsweise auch von einem oder mehreren Waschbecken, einer Waschmaschine oder einem Geschirrspüler stammen. Ferner wird im Folgenden meist beschrieben, dass das genutzte Abwasser zur Wärmerückgewinnung innerhalb derselben sanitären Anlagen genutzt wird; beispielsweise wird das Abwasser der Dusche(n) wieder zum Erwärmen des Frischwassers derselben Dusche(n) verwendet. Allerdings ist grundsätzlich auch vorgesehen, dass mit dem Abwasser einer sanitären Anlage das Frischwasser einer anderen sanitären Anlage erwärmt wird.
  • Die erfindungsgemäße sanitäre Anlage zeigt eine Sammelvorrichtung mit einer Ablauföffnung. Am Boden der Sammelvorrichtung befindet sich die Ablauföffnung. Die Oberseite der Sammelvorrichtung ist vorzugsweise mit einer wasserdurchlässigen Abdeckung, insbesondere Gitterabdeckung, verschlossen.
  • Die Sammelvorrichtung ist insbesondere als Becken ausgebildet, das so positioniert ist, dass Abwasser aus einer Duschwanne in die Sammelvorrichtung fließt. Wenn keine Duschwanne vorhanden ist (beispielsweise das Abwasser auf einem gefliesten oder betonierten Boden der Dusche abläuft), kann die Sammelvorrichtung entsprechend positioniert werden, so dass das Wasser vom Boden der Dusche in die Sammelvorrichtung fließt.
  • Des Weiteren umfasst die sanitäre Anlage einen Wärmetauscher mit einem Frischwasser-Zulauf. Der Wärmetauscher ist insbesondere neben und nicht unter der Sammelvorrichtung positioniert. Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass der Wärmetauscher oberhalb der Sammelvorrichtung positioniert ist; d.h., dass zumindest ein Teil des Wärmetauschers höher angeordnet ist als die Sammelvorrichtung. Dies ermöglicht die Verwendung eines entsprechend großen Wärmetauschers. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher neben dem Frischwasser-Zulauf einen Frischwasser-Ablauf aufweist. Das zugeführte kalte Frischwasser durchläuft den Wärmetauscher, insbesondere entlang eines spiralförmigen Rohres, vom Frischwasser-Zulauf zum Frischwasser-Ablauf. Der Frischwasser-Ablauf ist vorzugsweise mit einem Wasserauslass verbunden. Dieser Wasserauslass wiederum ist insbesondere zum Anschluss eines Duschkopfes ausgebildet. Wie noch im Detail beschrieben wird, können sich zwischen dem Frischwasser-Ablauf des Wärmetauschers und dem Wasserauslass weitere Bauteile, wie beispielsweise ein Warmwasserbereiter und/oder eine Armatur, befinden.
  • Wie eingangs erwähnt, ist insbesondere vorgesehen, dass sich die beschriebene Sammelvorrichtung an der gleichen sanitären Anlage, insbesondere Dusche, befindet, an der auch über den Wasserauslass das erwärmte Frischwasser ausgelassen wird, so dass das den Wärmetauscher durchlaufende Frischwasser in der Sammelvorrichtung als Abwasser gesammelt wird.
  • Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass der Wärmetauscher einen Abwasser-Zulauf und einen Abwasser-Ablauf umfasst. In den Abwasser-Zulauf des Wärmetauschers ist das Abwasser aus der Sammelvorrichtung einleitbar. Im Inneren des Wärmetauschers fließt das Abwasser von dem Abwasser-Zulauf zum Abwasser-Ablauf. Der Abwasser-Ablauf des Wärmetauschers ist insbesondere mit einer Abwasser-Abführung (beispielsweise die Abwasserleitung des Gebäudes) verbunden.
  • Darüber hinaus umfasst die sanitäre Anlage eine Verbindungsleitung zum Führen des Abwassers von der Ablauföffnung der Sammelvorrichtung in den Wärmetauscher, also insbesondere in den bereits definierten Abwasser-Zulauf des Wärmetauschers. Diese Verbindungsleitung weist insbesondere Schläuche und/oder Rohre auf, um das Abwasser entsprechend zu führen.
  • In der Verbindungsleitung ist eine Pumpe angeordnet. Diese Pumpe kann auch als Hebepumpe oder Abwasserpumpe bezeichnet werden. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Pumpe höher angeordnet ist als die Ablauföffnung. Insbesondere befindet sich die Pumpe nicht unter der Sammelvorrichtung, sondern neben der Sammelvorrichtung. der Ausdruck "neben der Sammelvorrichtung" umfasst auch eine Anordnung der Pumpe "seitlich der Sammelvorrichtung und höher als die Sammelvorrichtung". Dadurch ergibt sich ein sehr flacher Bodenaufbau der sanitären Anlage. Lediglich die Sammelvorrichtung bestimmt die Tiefe des Aufbaues, da die weiteren großbauenden Komponenten wie Pumpe und Wärmetauscher seitlich platziert sind.
  • Um einerseits eine effiziente Wärmerückgewinnung durch stetige Benetzung im Wärmetauscher und anderseits die Verwendung einfacher Pumpen zu ermöglichen, ist im Rahmen der erfindungsgemäßen sanitären Anlage eine Regulieranordnung vorgesehen. Diese Regulieranordnung reguliert den Wasserstand in der Sammelvorrichtung. Dadurch wird erreicht, dass die Pumpe mit konstanter Drehzahl und insbesondere ohne Drehzahlregulierung betrieben werden kann und ein Ansaugen von Luft vermieden wird. Hierzu ist die Regulieranordnung ausgebildet, in Abhängigkeit eines Wasserstandes in der Sammelvorrichtung einen Durchflussquerschnitt zu verändern. Dieser Durchflussquerschnitt wird vom Abwasser, das von der Sammelvorrichtung zur Pumpe fließt auf dem Weg zwischen Sammelvorrichtung und Pumpe durchflossen. Es handelt sich somit um einen Durchflussquerschnitt, der sich zwischen Sammelvorrichtung und Pumpe befindet. Die Regulieranordnung verändert den Durchflussquerschnitt somit in/an der Saugleitung stromauf der Pumpe (vor der Pumpe). Die Regulieranordnung in der Saugleitung bzw. am Anfang der Saugleitung hat unter anderem zum Vorteil, dass die verwendete Mechanik - zum Beispiel zur Reinigung - leichter zugänglich ist, als bei einer Anordnung in der Druckleitung.
  • Die "Veränderung des Durchflussquerschnitts" beschreibt dabei insbesondere eine stufenlose oder mehrstufige Veränderung des Durchflussquerschnitts, wobei vorgesehen ist, dass der Durchflussquerschnitt mehrere Werte, die größer als Null sind, einnehmen kann. Es handelt sich also insbesondere nicht nur um ein Öffnen und Schließen des Durchflussquerschnitts.
  • In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass die Regulieranordnung ein Verschlusselement umfasst, das in der Ablauföffnung zum Verändern des Durchflussquerschnitts bewegbar ist; insbesondere in vertikaler Richtung auf und ab bewegbar ist. Insbesondere handelt es sich bei dem Verschlusselement um einen Stopfen, der in der Ablauföffnung steckt. Vorzugsweise ist das Verschlusselement nach oben, also aus der Ablauföffnung heraus, bewegbar, um den Durchflussquerschnitt zu vergrößern, und nach unten, also in die Ablauföffnung hinein bewegbar, um den Durchflussquerschnitt zu verkleinern.
  • Die Veränderung des Durchflussquerschnitts mittels des Verschlusselements ist insbesondere möglich, indem das Verschluss und/oder die Ablauföffnung einen sich entsprechend verjüngenden oder erweiternden Querschnitt aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eines der beiden Elemente konisch, gerundet, kegelförmig, oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Anteil des Verschlusselements, der in der Ablauföffnung steckt (auch als "Vorsprung" bezeichnet) einen Querschnitt aufweist, der sich kontinuierlich oder abschnittsweise nach unten hin verkleinert.
  • Das Verschlusselement ist vorzugsweise axial fluchtend mit der Ablauföffnung angeordnet.
  • Vorzugsweise ist die Regulieranordnung dazu ausgebildet, den Durchflussquerschnitt in einem Bereich von mindestens 5 mm2 bis höchstens 1000 mm2 zu regulieren.
  • Vorzugsweise weist die Regulieranordnung einen Auftriebskörper auf. Dieser Auftriebskörper kann auch als "Schwimmer" bezeichnet werden. Der Auftriebskörper ist in der Sammelvorrichtung zum Schwimmen auf dem Abwasser angeordnet. Der Auftriebskörper ist mit dem Verschlusselement derart gekoppelt, so dass mit dem Auftriebskörper das Verschlusselement bewegbar ist.
  • Das Verschlusselement ist vorzugsweise im Schwerpunkt des Auftriebskörpers angeordnet.
  • Grundsätzlich kann das Verschlusselement mit dem Auftriebskörper fest verbunden sein oder es kann eine einstückige Ausgestaltung von Verschlusselement und Auftriebskörper vorgesehen sein. In bevorzugter Ausführung ist jedoch vorgesehen, dass das Verschlusselement einseitig anschlagend im Auftriebskörper verschiebbar ist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Verschlusselement selbst nicht schwimmt und somit - ohne Auftrieb durch den Auftriebskörper - nach unten in die Ablauföffnung absinkt. Da jedoch das Verschlusselement "einseitig anschlagend" im Auftriebskörper angeordnet ist, wird erreicht, dass das Verschlusselement durch den Auftriebskörper anhebbar ist, andererseits aber der Auftriebskörper - sobald das Verschlusselement in der Ablauföffnung aufsitzt - weiter absinken kann. Dadurch bleibt der Auftriebskörper, auch bei sehr niedrigem Wasserstand, stets auf der Oberfläche des Abwassers in der Sammelvorrichtung liegen, wodurch wiederum erreicht wird, dass die Oberfläche des Abwassers möglichst abgedeckt ist und dadurch ein Lufteinzug nach Möglichkeit vermieden wird.
  • Ferner hat der weiter absinkbare Schwimmer zum Vorteil, dass dieser - in Kombination mit dem unten beschriebenen Schalter - die Pumpe über den integrierten Geber erst bei sehr niedrigem Wasserstand deaktivieren kann. Wäre der Schwimmer mit dem Wasserstand nicht weiter absinkbar, müsste die Pumpe deaktiviert werden bevor das Verschlusselement vollständig in die Ablauföffnung einsetzt. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass der Auftriebskörper zumindest 50%, vorzugsweise zumindest 80%, weiter vorzugsweise zumindest 90%, der Wasseroberfläche in der Sammelvorrichtung abdeckt. Durch einen solch großen Auftriebskörper ist die Wasseroberfläche in der Sammelvorrichtung weitestgehend abgedeckt, wodurch ein Lufteinzug in die Ablauföffnung möglichst vermieden wird.
  • Die Regulieranordnung weist vorzugsweise einen Schalter zum Betätigen der Pumpe auf. Der Schalter ist in Abhängigkeit des Wasserstandes in der Sammelvorrichtung schaltbar. Insbesondere ist der Schalter so ausgebildet, dass er die Pumpe lediglich einschalten und ausschalten kann; ansonsten die Leistung der Pumpe nicht beeinflussen kann.
  • Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass am Auftriebskörper oder am Verschlusselement ein Geber angeordnet ist. Der Geber ist zum Schalten des Schalters ausgebildet. Der Schalter oder zumindest ein Teil des Schalters befindet sich dabei an der Sammelvorrichtung oder neben der Sammelvorrichtung, so dass der Auftriebskörper zusammen mit dem Geber bei sich veränderndem Wasserstand an dem Schalter vorbeibewegbar ist.
  • Der Geber weist insbesondere ein Magnetelement auf. Bei dem Magnetelement kann es sich um einen Permanentmagneten oder ein magnetisches Material (z.B. Eisen) handeln. Entsprechend ist der Schalter ausgebildet, um das Magnetelement zu erfassen. Alternativ kann es sich bei dem Geber auch um einen Bereich des Auftriebskörpers oder Verschlusselements handeln, der auf sonstige Weise einen mechanischen Schalter oder einen optischen Schalter betätigt.
  • Der Schalter kann grundsätzlich so ausgebildet sein, dass bei Erfassen des Gebers die Bedingung zum Einschalten oder Ausschalten der Pumpe vorliegt - ob dann tatsächlich der Zustand der Pumpe verändert wird, kann noch von einem Durchflussschalter anhängen, der noch beschrieben wird.
  • Besonders bevorzugt hat der Schalter einen Erfassungsbereich, in dem er das Vorhandensein des Gebers erfassen kann. Der Schalter ist dabei vorzugsweise dazu ausgebildet, dass die Bedingung zum Einschalten der Pumpe (bzw. zum Eingeschaltet lassen) solange vorliegt, wie sich der Geber in dem Erfassungsbereich befindet. Und die Bedingung zum Ausschalten der Pumpe (bzw. zum Ausgeschaltet lassen) solange vorliegt, wie sich der Geber nicht in dem Erfassungsbereich befindet.
  • Des Weiteren ist bevorzugt der Durchflussschalter vorgesehen, der zum Erfassen eines Wasserdurchflusses an Frischwasser angeordnet ist. Hierzu kann sich der Durchflussschalter beispielsweise stromauf des Frischwasser-Zulaufs des Wärmetauschers oder zwischen dem Frischwasser-Ablauf des Wärmetauschers und dem Wasserauslass befinden. Besonders bevorzugt sind der Schalter an der Sammelvorrichtung und der Durchflussschalter derart in Reihe geschaltet, so dass die Pumpe nur läuft, wenn aufgrund der Zustände an beiden Schaltern ein Einschalten der Pumpe vorgesehen ist.
  • Der Durchflussschalter ist insbesondere dazu ausgebildet, dass die Bedingung zum Einschalten der Pumpe vorliegt, wenn ein Wasserdurchfluss über einem ersten Schwellwert liegt und zum Ausschalten der Pumpe, wenn ein Wasserdurchfluss wieder unter einen zweiten Schwellwert absinkt. Die beiden Schwellwerte können grundsätzlich gleich oder unterschiedlich sein.
  • Der Vorteil des Schalters an der Sammelvorrichtung in Kombination mit dem Durchflussschalter ergibt sich insbesondere, wenn die Pumpe nur läuft, wenn beide Schalter aktiviert sind - also an beiden Schaltern die Bedingung zum Einschalten der Pumpe vorliegt. Andernfalls könnte zurücklaufendes Abwasser aus der Verbindungsleitung den Wasserstand in der Sammelvorrichtung nach dem Duschvorgang wieder erhöhen. Daraufhin würde die Pumpe aufgrund des Schalters an der Sammelvorrichtung wieder aktiviert werden, bis der Wasserstand absinkt. Bei Ausschalten der Pumpe würde wiederum Wasser aus der Verbindungsleitung zurück in den Sammelbehälter fließen und die Pumpe würde wieder aktiviert werden. Dadurch könnte es zu einer ständigen "Pendelförderung" kommen. Diese Pendelförderung kann durch den Durchflussschalter vermieden werden.
  • Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Pumpe als Kreiselpumpe ausgebildet ist. Solche Kreiselpumpen sind einfach in der Herstellung und sehr wartungsarm. Allerdings sollte beachtet werden, dass Kreiselpumpen nicht selbstansaugend sind, da sie auf der Saugseite keinen Unterdruck aufbauen können, solange keine Flüssigkeit im Pumpengehäuse ist. Dieses Problem lässt sich jedoch dadurch lösen, dass vor der ersten Inbetriebnahme Fluid in das Pumpengehäuse und in die Verbindungsleitung zwischen Sammelvorrichtung und Pumpe gefüllt wird. Alternativ könnte die Pumpe unterhalb des Wasserspiegels der Sammelvorrichtung angeordnet werden, was jedoch vorzugsweise zu vermeiden ist, um die Bauhöhe möglichst gering zu halten.
  • Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Pumpe in der sanitären Anlage nur mit konstanter Drehzahl betreibbar ist, was bedeutet, dass die Pumpe nur ein- und ausschaltbar ist, jedoch in ihrer Drehzahl nicht variabel ist. Insbesondere kommt eine Pumpe zum Einsatz, die aufgrund ihrer Bauart nur mit konstanter Drehzahl betreibbar ist. Alternativ kann auch die Elektrik und/oder Elektronik der sanitären Anlage derart einfach ausgestaltet sein, so dass die Pumpe - bei beliebiger Bauart - nur mit konstanter Drehzahl betreibbar ist und somit nur ein- und ausschaltbar ist. Dies ermöglicht die Verwendung von Pumpen, die einfach herstellbar und sehr wartungsarm sind. Gleichzeitig vereinfacht dies den Aufbau der Elektrik und/oder Elektronik der sanitären Anlage.
  • Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Regulieranordnung dazu ausgebildet ist, dass, unabhängig vom Wasserstand in der Sammelvorrichtung, ein Mindest-Durchflussquerschnitt verbleibt. Dieser Mindest-Durchflussquerschnitt ist größer als Null. Insbesondere wird dies dadurch erreicht, dass das Verschlusselement in seiner unteren Position die Ablauföffnung nicht vollständig verschließt. Dies kann erreicht werden, indem die Geometrie der Ablauföffnung und/oder des Verschlusselementes entsprechend ausgebildet ist, um den Mindest-Durchflussquerschnitt zu gewährleisten, wenn das Verschlusselement in der Ablauföffnung aufsitzt.
  • Zusätzlich oder alternativ kann auch ein vollständiges Absinken des Verschlusselements, beispielsweise durch den Auftriebskörper, verhindert werden, so dass das Verschlusselement nicht in der Ablauföffnung aufsitzt.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass das Verschlusselement zumindest eine Aussparung und/oder die Ablauföffnung zumindest eine Aussparung aufweist/aufweisen. Diese zumindest eine Aussparung ist dabei so ausgebildet und positioniert, dass der Mindest-Durchflussquerschnitt in der untersten Position des Verschlusselementes gewährleistet ist.
  • Der Mindest-Durchflussquerschnitt beträgt vorzugsweise zumindest 5 mm2, besonders vorzugsweise zumindest 10 mm2. Die Obergrenze des Mindest-Durchflussquerschnitts beträgt vorzugsweise höchstens 80 mm2, weiter vorzugsweise höchsten 50 mm2.
  • Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Verbindungsleitung zwischen der Pumpe und dem Wärmetauscher einen Siphon aufweist. Dieser Siphon kann auch als Röhrensiphon bezeichnet werden. Der tiefste Punkt des Siphons liegt vorzugsweise unterhalb eines minimalen Wasserstandes in der Sammelvorrichtung. Dieser minimale Wasserstand in der Sammelvorrichtung bestimmt sich insbesondere dadurch, dass die Pumpe ab diesem minimalen Wasserstand abgeschaltet wird, wodurch sich der minimale Wasserstand in der Sammelvorrichtung hält. Alternativ zu der Definition des tiefsten Punktes relativ zum minimalen Wasserstand ist vorgesehen, dass der Siphon so positioniert ist, dass dessen tiefster Punkt unterhalb eines Bodens der Sammelvorrichtung positioniert ist.
  • Der Siphon kann auch als U-förmiger Bereich der Verbindungsleitung beschrieben werden. Stromauf des Siphons steigt die Verbindungsleitung in Richtung der Pumpe an. Stromab des Siphons steigt die Verbindungsleitung in Richtung des Abwasser-Zulaufs des Wärmetauschers an.
  • Darüber hinaus ist bevorzugt vorgesehen, dass die Verbindungsleitung stromab der Pumpe, insbesondere zwischen Pumpe und Siphon, einen Steigleitungsbereich aufweist. Von der Pumpe steigt somit die Verbindungsleitung in diesem Steigleitungsbereich an und fällt daraufhin bis zum Siphon wieder ab. Somit wird sichergestellt, dass, nach erstmaliger Befüllung des Systems, die Pumpe stets mit Wasser gefüllt ist. Des Weiteren ist vorzugsweise der zum Siphon abfallende Leitungsbereich derart ausgebildet, dass mit der Strömung transportierte Luftblasen entgegen deren Auftriebskraft aus dem System gedrückt werden können.
  • Der Steigleitungsbereich bildet über der Pumpe eine Art Reservoir mit einem Fassungsvolumen, das als "erstes Volumen" definiert ist. Die Verbindungsleitung weist zwischen der Ablauföffnung und der Pumpe ein entsprechendes Fassungsvolumen auf, das als "zweites Volumen" definiert ist. Das erste Volumen ist vorzugsweise größer als das zweite Volumen. Falls aus diesem zweiten Volumen Wasser zurück in Richtung Sammelvorrichtung fließt, ist im ersten Volumen stets ausreichend Wasser vorhanden, um die Pumpe vollständig gefüllt zu halten.
  • Darüber hinaus ist bevorzugt vorgesehen, dass die sanitäre Anlage in der Verbindungsleitung eine "Rücklaufdrossel" aufweist. Diese Rücklaufdrossel ist so ausgebildet, dass sie, sobald die Pumpe deaktiviert wird, das in Richtung Sammelvorrichtung rücklaufende Wasser möglichst bremst. Insbesondere ist die Rücklaufdrossel als Rückschlagventil ausgebildet. Die Rücklaufdrossel befindet sich insbesondere zwischen Siphon und Abwasser-Zulauf des Wärmetauschers.
  • Vorzugsweise weist die Sammelvorrichtung einen Überlauf auf, der mit der Abwasser-Abführung verbunden ist. Dadurch wird vermieden, dass die Sammelvorrichtung überläuft, da überschüssiges Abwasser direkt über den Überlauf abführbar ist.
  • Gemäß einer Variante der Erfindung weist die sanitäre Anlage lediglich den beschriebenen Wärmetauscher und keinen zusätzlichen Warmwasserbereiter auf. Vielmehr wird die sanitäre Anlage an die Warmwasserleitung eines Gebäudes angeschlossen. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die sanitäre Anlage eine Armatur zum Mischen des erwärmten Frischwassers aus dem Frischwasser-Ablauf des Wärmetauschers mit zufließendem Warmwasser aufweist. Bei dieser Armatur kann es sich beispielsweise um den üblichen Mischer einer Dusche handeln.
  • In einer weiteren Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die sanitäre Anlage zusätzlich zu dem Wärmetauscher einen Warmwasserbereiter aufweist. Dieser Warmwasserbereiter ist insbesondere dazu ausgebildet, Wasser mit elektrischem Strom zu erwärmen. Besonders bevorzugt arbeitet der Warmwasserbereiter als Wärmepumpe und/oder nutzt die elektrische Energie unmittelbar, beispielsweise über Widerstandsheizung, zum Erwärmen des Wassers. Alternativ kann der Warmwasserbereiter mit Brennstoff, insbesondere Gas, betreibbar sein.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass sich der Warmwasserbereiter stromab des Frischwasser-Ablaufs des Wärmetauschers befindet. Mit dem Warmwasserbereiter wird so das bereits im Wärmetauscher vorerwärmte Wasser weiter erwärmt.
  • Besonders bevorzugt weist die sanitäre Anlage keinen gebäudeseitigen Warmwasseranschluss auf. Es ist lediglich der Kaltwasseranschluss vorgesehen, der zum Frischwasser-Zulauf des Wärmetauschers führt.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass das erwärmte Wasser aus dem Wärmetauscher, also stromab des Frischwasser-Ablaufs des Wärmetauschers, aufgeteilt wird in zwei Stränge. Der eine Strang durchläuft den Warmwasserbereiter und wird somit weiter erwärmt und fließt daraufhin zur Armatur. Der andere Strang fließt direkt von dem Frischwasser-Ablauf zur Armatur. In der Armatur können dann die beiden Stränge miteinander vermischt werden, so dass eine gewünschte Temperatur des am Wasserauslass austretenden Wassers einstellbar ist.
  • Des Weiteren ist bevorzugt eine Rückführung vorgesehen, die stromab des Warmwasserbereiters abzweigt und zum Frischwasser-Zulauf des Wärmetauschers führt. Vorzugsweise befindet sich in dieser Rückführung eine weitere Pumpe und/oder ein weiteres Rückschlagventil. Diese Rückführung kann auch als Teil eines Vorerwärmungskreislaufs bezeichnet werden. Dies hat sich als hilfreich herausgestellt, wenn der Warmwasserbereiter eine relativ geringe Heizleistung aufweist, die nicht ausreichend ist, um das kalte Frischwasser ohne der Wärmerückgewinnung im Wärmetauscher auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Dies kann insbesondere am Anfang des Duschzyklus sinnvoll sein, wenn das Frischwasser noch nicht vorerwärmt ist.
  • Grundsätzlich ist die Erfindung nicht auf einen bestimmten Typ eines Wärmetauschers festgelegt. Allerdings ist bevorzugt vorgesehen, dass der Wärmetauscher eine Höhe aufweist, diese Höhe die größte Dimension des Wärmetauschers ist und die Höhe vertikal ausgerichtet ist. Dadurch kann ein wesentlicher Teil der Bauhöhe der sanitären Anlage, insbesondere der Dusche, auch für den Wärmetauscher genutzt werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher senkrecht zu seiner Höhe ein weiteres Maß aufweist - insbesondere Breite, Länge oder Durchmesser. Vorzugsweise ist die Höhe zumindest fünf Mal, insbesondere zumindest zehn Mal, so groß wie das weitere Maß.
  • Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Wärmetauscher um einen Doppelrohr-Wärmetauscher.
  • Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die sanitäre Anlage, wie sie vorab beschrieben wurde, als Dusche zur Vorwand-Installation ausgebildet ist. Für diese Vorwand-Installation umfasst die sanitäre Anlage einen Rahmen. An diesem Rahmen sind zumindest die Sammelvorrichtung samt Regulieranordnung, der Wärmetauscher, die Pumpe und die Verbindungsleitung angeordnet. Zusätzlich können sich an dem Rahmen auch der beschriebene Warmwasserbereiter und/oder die Armatur und/oder der Wasserauslass und/oder die Rückführung befinden. Es ist auch bevorzugt vorgesehen, dass an dem Rahmen alle weiteren Elemente, wie beispielsweise die Leitungen zwischen dem Frischwasser-Ablauf des Wärmetauschers und dem Wasserauslass angeordnet sind.
  • Der Rahmen samt aller darin angeordneten Komponenten kann vor/an einer vorhandenen Wand eines Gebäudes montiert werden. Dadurch befinden sich die wesentlichen Komponenten der hier beschriebenen sanitären Anlage unmittelbar an der richtigen Position, wodurch die Funktionalität der Anlage gewährleistet wird.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Ansicht der sanitären Anlage gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    Fig. 2
    eine schematische Ansicht der sanitären Anlage gemäß dem Ausführungsbeispiel mit zusätzlichen Komponenten,
    Fig. 3
    unterschiedliche Beispiele für die geometrische Ausgestaltung einer Regulieranordnung der erfindungsgemäßen sanitären Anlage gemäß dem Ausführungsbeispiel.
  • Im Folgenden wird anhand der Fig. 1 bis 3 eine sanitäre Anlage 1, ausgebildet als Dusche, beschrieben.
  • Gemäß Fig. 1 weist die sanitäre Anlage 1 einen Wasserauslass 2 auf, an den ein Duschkopf 23 angeschlossen ist. Das Wasser aus dem Duschkopf 23 läuft über eine Duschwanne in eine Sammelvorrichtung 3 und wird im Folgenden als Abwasser bezeichnet.
  • Die Sammelvorrichtung 3 ist mittels einer Abdeckung 15, beispielsweise ausgebildet als Gitterabdeckung, verschlossen. Im Inneren der Sammelvorrichtung 3 sammelt sich das Abwasser.
  • Am Boden der Sammelvorrichtung befindet sich eine Ablauföffnung 4. Diese ist über eine Verbindungsleitung G mit einem Wärmetauscher 6 verbunden. Der Wärmetauscher 6 weist an seiner Unterseite einen Frischwasser-Zulauf D und einen Abwasser-Ablauf C auf. Der Frischwasser-Zulauf D ist mit einer Kaltwasserzuleitung A eines Gebäudes verbindbar. Der Abwasser-Ablauf C führt zu einer Abwasser-Abführung 7 eines Gebäudes.
  • Die Sammelvorrichtung 3 weist einen Überlauf 14 auf, der zur Abwasser-Abführung 7 führt.
  • An der Oberseite des Wärmetauschers 6 befinden sich ein Abwasser-Zulauf B und ein Frischwasser-Ablauf E. Die Verbindungsleitung G mündet in den Abwasser-Zulauf B.
  • Von dem Frischwasser-Ablauf E führt eine Leitung zu einer Armatur 8. In dieser Armatur 8 kann das vom Wärmetauscher 6 kommende Frischwasser mit warmem Wasser aus einer Warmwasserzuleitung 19 gemischt werden und daraufhin dem Wasserauslass 2 bzw. dem Duschkopf 23 zugeführt werden. Die Warmwasserzuleitung 19 kann warmes Wasser von einer beliebigen gebäudeseitigen Warmwasserbereitung liefern.
  • In der Verbindungsleitung G befindet sich eine Pumpe 5, ausgebildet als Kreiselpumpe mit konstanter Drehzahl. Die Pumpe 5 ist höher angeordnet als ein Boden der Sammelvorrichtung 3. Über der Pumpe 5 weist die Verbindungsleitung G einen Steigleitungsbereich 24 auf, nach dem die Verbindungsleitung G bis zu einem Siphon 18 abfällt. Stromab des Siphons 18 steigt die Verbindungsleitung G wieder an und endet am Abwasser-Zulauf B des Wärmetauschers 6.
  • Wie im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert, kann sich in der Verbindungsleitung G eine Rücklaufdrossel 17, insbesondere ausgebildet als Rückschlagventil, befinden.
  • Ferner zeigt Fig. 1 eine Regulieranordnung 30. Diese Regulieranordnung 30 umfasst ein Verschlusselement 11, das in die Ablauföffnung 4 ragt. Des Weiteren umfasst die Regulieranordnung 30 einen Auftriebskörper 10. Das Verschlusselement 11 steckt verschiebbar in dem Auftriebskörper 10. Am oberen Ende weist das Verschlusselement 11 einen Kragen auf, so dass es einseitig anschlagend relativ zum Auftriebskörper 10 verschiebbar ist. Wenn der Auftriebskörper 10 mit dem Wasserspiegel in der Sammelvorrichtung 3 nach oben schwimmt, wird auch das Verschlusselement 11 nach oben bewegt. Sinkt der Auftriebskörper 10 ab, taucht auch das Verschlusselement 11, welches insbesondere nichtschwimmend ausgebildet ist, tiefer in die Ablauföffnung 4.
  • Durch die geometrische Ausgestaltung des Verschlusselementes 11 und der Ablauföffnung 4, also beispielsweise durch die in Fig. 1 dargestellte konische Ausgestaltung, kann der Durchflussquerschnitt in der Ablauföffnung 4 durch Auf- und Abbewegen des Verschlusselementes 11 verändert werden, wie dies im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert wurde.
  • Des Weiteren umfasst die Regulieranordnung 30 einen Schalter 13 und einen Geber 12. Der Schalter 13 befindet sich seitlich an der Sammelvorrichtung 3. Der Geber 12 befindet sich am Auftriebskörper 10. Der Geber 12 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Permanentmagnet ausgebildet, der von dem Schalter 13, ausgebildet als Magnetschalter, erfassbar ist.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Schalter 13 so positioniert, dass sich der Geber 12 in seinem Erfassungsbereich befindet, solange der Wasserstand in der Sammelvorrichtung 3 hoch genug ist. Befindet sich der Geber 12 im Erfassungsbereich des Schalters 13, liegt die entsprechende Bedingung zum Einschalten der Pumpe 5 vor.
  • Zusätzlich zum Schalter 13 ist ein Durchflussschalter 16 vorgesehen, der sich vor dem Frischwasser-Zulauf D des Wärmetauschers 6 befindet. Wenn an dem Durchflussschalter 16 eine ausreichende Durchflussmenge an Frischwasser erfasst wird, liegt auch seitens des Durchflussschalters 16 die Bedingung zum Einschalten der Pumpe 5 vor. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Pumpe 5 eingeschaltet wird, wenn am Schalter 13 und am Durchflussschalter 16 die entsprechende Bedingung zum Einschalten der Pumpe 5 vorliegt. Wenn an einem der beiden Schalter 13, 16 die Bedingung nicht mehr vorliegt, wird die Pumpe 5 ausgeschaltet.
  • Fig. 2 entspricht Fig. 1 mit Ausnahme der im Folgende diskutierten Unterschiede. Fig. 2 zeigt, dass anstatt der vom Gebäude kommenden Warmwasserzuleitung 19 auch ein Warmwasserbereiter 9 innerhalb der sanitären Anlage 1 zur Anwendung kommen kann. Die Funktionsweise des Warmwasserbereiters 9 ist im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert und gilt auch für das Ausführungsbeispiel. Wie die schematische Darstellung in Fig. 2 zeigt, verzweigt sich die vom Frischwasser-Ablauf E kommende Leitung und führt einerseits direkt zur Armatur 8 und andererseits über den Warmwasserbereiter 9 zur Armatur 8.
  • Zusätzlich zum Warmwasserbereiter 9 kann eine Rückführung F verwendet werden. Diese Rückführung F zweigt stromab des Warmwasserbereiters 9 ab und führt zum Frischwasser-Zulauf D. In der Rückführung F können eine weitere Pumpe und ein weiteres Rückschlagventil 21 verwendet werden.
  • Fig. 3 verdeutlicht den Mindest-Durchflussquerschnitt im Bereich der Ablauföffnung 4. Demgemäß kann sowohl das Verschlusselement 11 als auch die Ablauföffnung 4 eine entsprechende Aussparung 22 mit beliebiger Geometrie aufweisen, so dass, auch wenn das Verschlusselement 11 im tiefsten Punkt sitzt, der Mindest-Durchflussquerschnitt gewährleistet ist. Beispiel A in Fig. 3 verdeutlicht, dass die Aussparung 22 an der Ablauföffnung 4 ausgebildet sein kann. Beispiel B verdeutlicht, dass auch mehrere dieser Aussparungen 22 an der Ablauföffnung 4 möglich sind. Beispiel C verdeutlicht, dass die Aussparung 22 auch an dem Verschlusselement 11 angeordnet sein kann. Gemäß Beispiel D können mehrere Aussparungen 22 sowohl an der Ablauföffnung 4 als auch am Verschlusselement 11 ausgebildet sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    sanitäre Anlage
    2
    Wasserauslass
    3
    Sammelvorrichtung
    4
    Ablauföffnung
    5
    Pumpe
    6
    Wärmetauscher
    7
    Abwasser-Abführung
    8
    Armatur
    9
    Warmwasserbereiter
    10
    Auftriebskörper
    11
    Verschlusselement
    12
    Geber, insbesondere Permanentmagnet
    13
    Schalter, insbesondere Magnetschalter
    14
    Überlauf
    15
    Abdeckung, insbesondere Gitterabdeckung
    16
    Durchflussschalter
    17
    Rücklaufdrossel, insbesondere Rückschlagventil
    18
    Siphon, insbesondere Röhrensiphon
    19
    Warmwasserzuleitung
    20
    weitere Pumpe (für Vorerwärmungskreislauf)
    21
    weiteres Rückschlagventil (für Vorerwärmungskreislauf)
    22
    Aussparungen
    23
    Duschkopf
    24
    Steigleitungsbereich
    30
    Regulieranordnung
    A
    Kaltwasserzuleitung
    B
    Abwasser-Zulauf (des Wärmetauschers)
    C
    Abwasser-Ablauf (des Wärmetauschers)
    D
    Frischwasser-Zulauf (des Wärmetauschers)
    E
    Frischwasser-Ablauf (des Wärmetauschers)
    F
    Rückführung (für Vorerwärmungskreislauf)
    G
    Verbindungsleitung

Claims (17)

  1. Sanitäre Anlage (1), insbesondere Dusche, umfassend
    • eine Sammelvorrichtung (3) mit Ablauföffnung (4) zum Sammeln von Abwasser der sanitären Anlage (1),
    • einen Wärmetauscher (6) mit einem Frischwasser-Zulauf (D),
    • eine Verbindungsleitung (G) zum Führen des Abwassers von der Ablauföffnung (4) der Sammelvorrichtung (3) in den Wärmetauscher (6) und
    • eine Pumpe (5) in der Verbindungsleitung (G), dadurch gekennzeichnet, dass die sanitäre Anlage ferner umfasst:
    eine Regulieranordnung (30), die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit eines Wasserstandes in der Sammelvorrichtung (3) einen Durchflussquerschnitt, der vom Abwasser von der Sammelvorrichtung (3) zur Pumpe (5) durchfließbar ist, zu verändern.
  2. Sanitäre Anlage nach Anspruch 1, wobei die Regulieranordnung (30) ein Verschlusselement (11) umfasst, das in der Ablauföffnung (4) zum Verändern des Durchflussquerschnitts bewegbar ist.
  3. Sanitäre Anlage nach Anspruch 2, wobei die Regulieranordnung (30) einen Auftriebskörper (10) umfasst, der in der Sammelvorrichtung (3) zum Schwimmen auf dem Abwasser angeordnet ist, wobei der Auftriebskörper (10) mit dem Verschlusselement (11) zum Bewegen des Verschlusselementes (11) gekoppelt ist.
  4. Sanitäre Anlage nach Anspruch 3, wobei das Verschlusselement (11) einseitig anschlagend im Auftriebskörper (10) verschiebbar ist, sodass das Verschlusselement (11) durch den Auftriebskörper (10) anhebbar ist und der Auftriebskörper (10) bei Aufsitzen des Verschlusselementes (11) weiter absinken kann.
  5. Sanitäre Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Regulieranordnung einen Schalter (13) zum Betätigen der Pumpe (5), insbesondere zum Einschalten und Ausschalten der Pumpe (5), umfasst, wobei der Schalter (13) in Abhängigkeit des Wasserstandes in der Sammelvorrichtung (3) schaltbar ist.
  6. Sanitäre Anlage nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 3 oder 4, umfassend einen Geber (12), insbesondere Magnetelement, zum Schalten des Schalters (13), wobei der Geber (12) mit dem Auftriebskörper (10) gekoppelt ist, insbesondere am Auftriebskörper (10) angeordnet ist.
  7. Sanitäre Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pumpe (5), insbesondere ausgebildet als Kreiselpumpe, in der sanitären Anlage (1) nur mit konstanter Drehzahl betreibbar ist und somit nur ein- und ausschaltbar ist.
  8. Sanitäre Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Durchflussschalter (16) zum Erfassen eines Wasserdurchflusses an Frischwasser, wobei der Durchflussschalter (16) in Abhängigkeit des Wasserdurchflusses die Pumpe (5) betätigt.
  9. Sanitäre Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Regulieranordnung (30) dazu ausgebildet ist, dass unabhängig vom Wasserstand in der Sammelvorrichtung (3) ein Mindest-Durchflussquerschnitt verbleibt.
  10. Sanitäre Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsleitung (G) zwischen der Pumpe (5) und dem Wärmetauscher (6) einen Siphon (18) aufweist, dessen tiefster Punkt unterhalb eines minimalen Wasserstandes in der Sammelvorrichtung (3) liegt.
  11. Sanitäre Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsleitung (G) stromab der Pumpe (5), insbesondere bei einer sanitären Anlage nach Anspruch 10 zwischen Pumpe (5) und den Siphon (18), einen Steigleitungsbereich (24) aufweist; vorzugsweise wobei der der Steigleitungsbereich (24) ein erstes Volumen fasst und die Verbindungsleitung (G) zwischen der Ablauföffnung (4) und der Pumpe (5) ein zweites Volumen fasst, wobei das erste Volumen größer ist als das zweite Volumen.
  12. Sanitäre Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Rücklaufdrossel (17), insbesondere ausgebildet als Rückschlagventil, in der Verbindungsleitung (G).
  13. Sanitäre Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Armatur (8) zum Mischen des erwärmten Frischwassers aus einem Frischwasser-Ablauf (E) des Wärmetauschers (6) mit zufließendem Warmwasser.
  14. Sanitäre Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend einen Warmwasserbereiter (9) stromab eines Frischwasser-Ablaufs (E) des Wärmetauschers (6).
  15. Sanitäre Anlage nach Anspruch 14, umfassend eine Armatur (8) zum Mischen des Frischwassers aus dem Warmwasserbereiter (9) mit Frischwasser direkt aus dem Frischwasser-Ablauf (E) des Wärmetauschers (6).
  16. Sanitäre Anlage nach Anspruch 14 oder 15, umfassend eine Rückführung (F), die stromab des Warmwasserbereiters (9) abzweigt und zum Frischwasser-Zulauf (D) des Wärmetauschers (6) führt; vorzugsweise mit einer weiteren Pumpe (20) und/oder einem weiteren Rückschlagventil (21) in der Rückführung (F).
  17. Sanitäre Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgebildet als Dusche zur Vorwandinstallation, umfassend einen Rahmen, an dem angeordnet sind:
    • die Sammelvorrichtung (3) samt Regulieranordnung (30),
    • der Wärmetauscher (6)
    • die Pumpe (5)
    • die Verbindungsleitung (G)
    • und vorzugsweise der Warmwasserbereiter (9) und/oder die Armatur (8) und/oder der Wasserauslass (2) und/oder die Rückführung (F).
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