WO2024099762A1 - Verfahren zum betreiben einer sanitärarmatur und sanitärarmatur - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer sanitärarmatur und sanitärarmatur Download PDF

Info

Publication number
WO2024099762A1
WO2024099762A1 PCT/EP2023/079572 EP2023079572W WO2024099762A1 WO 2024099762 A1 WO2024099762 A1 WO 2024099762A1 EP 2023079572 W EP2023079572 W EP 2023079572W WO 2024099762 A1 WO2024099762 A1 WO 2024099762A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sanitary fitting
volume flow
control valve
mixed water
maximum
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/079572
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jonas Kick
Simon JUNK
Original Assignee
Grohe Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Grohe Ag filed Critical Grohe Ag
Publication of WO2024099762A1 publication Critical patent/WO2024099762A1/de

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • 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
    • E03C1/05—Arrangements of devices on wash-basins, baths, sinks, or the like for remote control of taps
    • E03C1/055—Electrical control devices, e.g. with push buttons, control panels or the like

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a sanitary fitting and a sanitary fitting that can be operated by the method.
  • the sanitary fitting is used in particular to provide a liquid as needed to a washbasin, sink, shower and/or bathtub.
  • Sanitary facilities such as showers, sinks, bathtubs or wash basins are usually supplied with fresh water from a house connection.
  • the fresh water can be provided to the sanitary facility as both cold water and hot water.
  • the sanitary facility usually has a sanitary fitting, which can usually produce mixed water of the desired temperature using the fresh cold water and the fresh hot water and can make it available for use in or at the sanitary facility.
  • the volume i.e. the volume flow or the jet hardness
  • an outlet resistance e.g. a shower
  • the hydraulic resistance of the sanitary fitting and the outlet resistance together determine the flow rate of the system. If the resistances are very different, the larger resistance (smaller cross-section) primarily determines the flow rate. This means that in the lower range of the volume adjustment (valve slightly open) the valve position largely determines the flow rate, while in the upper range of the volume adjustment (valve wide open) the outlet resistance is often the determining factor. This leads to a non-linear volume adjustment.
  • the user can be given visual feedback on the volume setting at the user interface. This can be done by a numerical display that shows a qualitative (e.g. values from 1 to 10 or 0 to 100%) or quantitative (e.g. flow in l/min) value. Alternatively, a pictorial display can be selected.
  • a method for operating a sanitary fitting and a sanitary fitting that can be operated using the method are to be proposed, whereby the method can be used to control a volume flow in a way that is as comprehensible as possible for the user.
  • a method for operating a sanitary fitting is proposed.
  • the sanitary fitting comprises at least one hot water pipe with a first control valve, a cold water pipe with a second control valve and a mixed water pipe connected thereto (fluidically), which has an outlet with a fixed or with a variable outlet resistance and a characteristic, furthermore a minimum number of sensors by means of which certain parameters of the sanitary fitting can be measured, and a control device for recording and processing the measured values transmitted by the sensors.
  • the method comprises at least the following steps: a) operating the sanitary fitting at an operating point of the sanitary fitting; b) calculating a maximum flow for the current operating point by the control device under the assumption that the maximum flow occurs when one of the valves (the first valve and the second valve) is fully open and the other valve (the first valve and the second valve) has a position required to maintain a target temperature; wherein based on the measured values recorded by the sensors and based on the known or calculated characteristics of the outlet resistance
  • • and a maximum second mixed water flow rate is calculated based on a characteristic value of the maximum open second valve; a) comparing the values of the first mixed water flow rate and the second mixed water flow rate; b) selecting the smaller value and using this value as the maximum flow rate.
  • the characteristic K V out of the outlet with a fixed or with a variable outlet resistance is in particular calculated or determined or is already known.
  • the sanitary fitting comprises so-called continuous valves, by means of which the hot water volume flow and the cold water volume flow can be controlled, so that the mixed water temperature and the desired mixed water volume flow desired by a user can be set for the mixed water pipe.
  • control device is used to provide a proportional control of a volume flow that can be controlled by the user and flows out via the outlet based on the known maximum flow for a user of the sanitary fitting.
  • control device is used to determine, on the basis of the known maximum flow rate, a maximum volume flow rate flowing out via the outlet for the operating point, which corresponds to the maximum flow rate.
  • the method comprises the following steps: i) operating the sanitary fitting at at least one operating point (at one or two operating points, if necessary at more than two operating points) of the sanitary fitting and measuring or determining a mixed water volume flow and a mixed water pressure by means of the sensors; ii) determining the characteristic of the outlet resistance based on the measured values measured in step i); iii) storing the characteristic in the control device; wherein steps i) to iii) are carried out before steps a) to d) on the sanitary fitting or on a partial sanitary fitting with a line which has the outlet with the rigid or with the variable outlet resistance and the characteristic, wherein the characteristic thus determined is stored in the control device of the sanitary fitting.
  • a mixed water volume flow and a mixed water pressure are measured only indirectly, e.g. using Richmann's mixing rule and/or based on other measured parameters.
  • the volume flow should change as linearly as possible when adjusted by the user, i.e. proportionally to the pre-selected value.
  • the outlet resistance can be determined using an operating point via the pressure in the mixed water area and the total flow, provided that it is a rigid hydraulic resistance.
  • the characteristics of the outlet can be described by a constant flow coefficient (Kv value). If there is a flow limiter in the outlet, this can be determined by comparing several operating points (i.e. by operating the sanitary fitting at several operating points).
  • Pipe resistances upstream of the sanitary fitting can be neglected as long as they are small compared to the resistances of the sanitary fitting and the outlet. Otherwise, they can be determined or estimated and included in the calculation.
  • the minimum number of sensors must meet at least one of the following parameters:
  • ⁇ Mixed water temperature (ninth embodiment) can be measured and the measured values transmitted by the sensors can be recorded and processed by the control device.
  • the maximum flow rate for the operating point can be calculated by the control device based on the measured values recorded by the sensors and the known characteristics of the outlet resistance.
  • at least one (relative) pressure sensor is required for each design of the sanitary fitting.
  • a pressure sensor can be used to measure the pressure present in the respective line, in particular the pressure relative to a pressure in the area surrounding the line.
  • the pressure difference can be calculated from the measured volume flow or vice versa. This makes it possible to save on sensors.
  • the maximum flow coefficient (fully open control valve) is particularly necessary in any case for calculating the maximum flow.
  • step b) of the method the maximum first mixed water volume flow is calculated in particular on the basis of the measured values recorded by the sensors and on the basis of the known or calculated characteristics of the outlet resistance as well as on the basis of a characteristic value of the maximum open first valve ffiz.w.max e ' n .
  • step b) of the method a maximum second mixed water volume flow is calculated, in particular on the basis of the measured values recorded by the sensors and on the basis of the known or calculated characteristics of the outlet resistance as well as on the basis of a characteristic value of the maximum open second valve ffiz.fc.max.
  • Formula (II) was not taken into account in this calculation. It is therefore not guaranteed that the hot water volume flow assumed by formula (V**) can be provided at all. This could be checked by a test at the end of the calculation. Alternatively, the calculation is carried out directly for both sides separately and at the end the minimum of the two calculated Q m max values is used.
  • the volume flows Q w , Q k can be calculated using the pressure differences and the valve positions. Sufficient parameters are known to calculate the maximum flow.
  • a temperature sensor in the mixed water is not necessarily necessary, for example, because the mixed water temperature can be calculated using Richmann's mixing rule.
  • the sensor can still be helpful in compensating for inaccuracies in the other sensors and the valve characteristic curve Sufficient sensor technology is provided, for example, according to the third embodiment mentioned above with
  • the mixed water pressure can be calculated using the valve characteristics, the inlet pressures and volume flows Q w , Q k and enough parameters are known to calculate the maximum flow rate.
  • the temperature sensor in the mixed water is not necessary for characterizing the outlet resistance and calculating the maximum flow. However, it is required for controlling the mixed water temperature.
  • a sanitary fitting comprising at least a hot water pipe with a first control valve, a cold water pipe with a second control valve and a mixed water pipe connected thereto, which has an outlet with a fixed or variable outlet resistance and a known characteristic.
  • the sanitary fitting also comprises a minimum number of sensors by means of which certain parameters of the sanitary fitting can be measured, as well as a control device for recording and processing the measured values transmitted by the sensors.
  • the control device is designed to carry out the described method and thus to determine the maximum flow rate.
  • control device can calculate a maximum flow rate for an operating point (volume flow and mixed water temperature) of the sanitary fitting selected by a user based on the measured values measured by the sensors and the known characteristics of the outlet resistance.
  • control device is designed to determine the characteristic of the outlet resistance based on at least one set operating point of the sanitary fitting, so that the then determined and thus known characteristic is stored in the control device for the outlet with the fixed or the variable outlet resistance.
  • the sanitary fitting comprises at least additionally a (visual) display device for the user, which provides a qualitative representation of a volume flow that can be set by the user as a function of the maximum flow rate.
  • the sanitary fitting in particular has a fitting housing, which preferably consists at least partially of (cast) metal, such as brass, and/or plastic.
  • the fitting housing can have an outlet that is fixed to the fitting housing in a rigid or movable manner, in particular pivotable and/or at least partially extendable.
  • the fitting, in particular the fitting housing has a liquid line that leads in particular to the outlet with an outlet opening for the liquid.
  • the liquid can be released in particular to the surroundings of the sanitary fitting via the outlet opening.
  • the outlet opening can be formed on the outlet.
  • the liquid line can be formed in the fitting housing, for example, at least partially in the manner of a cavity, a channel and/or a bore. This can also mean in particular that the liquid line is at least partially formed by the fitting housing and/or that the liquid line cannot be a separate component.
  • the liquid line can be at least partially formed as a hose line.
  • the liquid line can be a mixed water line.
  • the fitting housing can be fastened in particular to a support, such as a worktop, a washstand, the sink or wash basin.
  • the support can have a mounting opening into which the fitting housing can be inserted with a mounting section and/or to which the fitting housing can be fastened with a fastening element, for example in the manner of a nut.
  • the electronic fitting (in particular the electronic components of the sanitary fitting) is arranged and/or attached to a wall outside of the field of vision (for example, underneath a washbasin or worktop or, in the case of a shower fitting, on an opposite side of a shower wall, e.g. in a utility room). Both the operating unit (actuating and display elements) and the outlet openings or the outlet, which must be within the field of vision of a user, can be spatially separated from the electronic fitting and are connected to the electronic fitting by data or fluid lines.
  • the cold water temperature is in particular a maximum of 25 °C (Celsius), preferably 1 °C to 25 °C, particularly preferably 5 °C to 20 °C and/or the hot water temperature is in particular a maximum of 90 °C, preferably 25 °C to 90 °C, particularly preferably 55 °C to 65 °C.
  • the sanitary fitting can have at least one actuating element.
  • the at least one actuating element can be, for example, an actuating handle, an actuating button, an actuating puck, a touchscreen and/or a push plate.
  • the at least one actuating element can be used to control the removal of the liquid or a property of the liquid.
  • the mixed water temperature and/or a withdrawal amount of the liquid i.e. the operating point of the sanitary fitting
  • the sanitary fitting can in particular be an electronic sanitary fitting in which the valves, the mixed water temperature and/or the withdrawal quantity/volume flow of the liquid can be controlled or operated electronically.
  • the sensors of the sanitary fitting are connected to the control device in particular via signal lines.
  • the control device being designed and configured to feed back a controlled variable (for example: volume flow, differential pressure) to the control valves, for example in the form of an electrical signal.
  • the sanitary fitting comprises a data processing system, e.g. the control device, which has means for carrying out the steps of the method and/or has means which are suitably equipped, configured or programmed to carry out the steps of the method or which carry out the method.
  • the means comprise, for example, a processor and a memory in which instructions to be executed by the processor are stored, as well as data lines or transmission devices which enable a transmission of instructions, measured values, data or the like between the mentioned elements of the sanitary fitting.
  • the “means” can in particular comprise one or more of the following components: controllers, microcontrollers, data storage, data connection, display devices (such as a display), counter or timer, at least one further sensor, an energy source, etc.
  • a computer program comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the described method or the steps of the described method.
  • a computer-readable storage medium comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out the described method or the steps of the described method.
  • the statements relating to the sanitary fitting are particularly applicable to the method, the data processing system and/or the computer-implemented method (i.e. the computer program and the computer-readable storage medium) and vice versa.
  • first primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, sizes or processes, and in particular do not necessarily specify a dependency and/or sequence of these objects, sizes or processes. If a dependency and/or sequence is required, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described design. If a component can occur multiple times (“at least one"), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.
  • Fig. 1 a first diagram
  • Fig. 2 a second diagram
  • Fig. 3 a selection of qualitative indicators for a volume flow
  • Fig. 4 a quantitative display of a volume flow
  • Fig. 5 a third diagram
  • Fig. 6 a sanitary fitting
  • Fig. 7 a fourth diagram
  • Fig. 8 a fifth diagram
  • Fig. 1 shows a first diagram.
  • Fig. 2 shows a second diagram. Figs. 1 and 2 are described together below.
  • the horizontal axis shows a rotation angle 30 of the adjustment for a control element to be operated by a user.
  • the flow rate 15 is shown on the vertical axis.
  • the volume i.e. the volume flow 16 or the jet hardness
  • the volume flow 16 or the jet hardness is adjusted by the user changing the flow cross-section in a control valve via an actuating element (shown here as the angle of rotation 30 of the actuating element).
  • an outlet resistance e.g. a shower
  • the hydraulic resistance of the sanitary fitting 1 and the outlet resistance together determine the flow 15 of the system. If the resistances are very different, the larger resistance (smaller cross-section) primarily determines the flow 15.
  • the diagrams show the possible flow 15 depending on the position of an actuating element.
  • Fig. 3 shows a selection of qualitative displays for a (actually present) volume flow
  • Fig. 4 shows a quantitative display of a volume flow 16.
  • the user can be given visual feedback on the volume setting at the user interface. This can by a numerical representation that shows a qualitative (e.g. values from 1 to 10 or 0 to 100%) or quantitative (e.g. flow rate in l/min) value. Alternatively, a graphic representation can be selected.
  • Fig. 5 shows a third diagram.
  • the horizontal axis shows an angle of rotation 30 of the adjustment for an actuating element to be operated by a user.
  • the flow rate 15 is shown on the vertical axis.
  • the volume flow 16 should change as linearly as possible when adjusted by the user, i.e. proportional to the value of the pre-selection.
  • the maximum value of the volume adjustment i.e.
  • the actual maximum volume flow 16 should coincide with the maximum or the maximum possible flow 15, so that on the one hand the preset value selected by the user cannot be greater than the maximum flow 15 (linearity violated in the upper adjustment range) and on the other hand the maximum possible flow 15 can always be selected.
  • Fig. 5 shows this advantageous adjustment.
  • the flow rate 15 changes proportionally or linearly to the angle of rotation 30 of the control element.
  • the increments 31 of the control element 30 that can be selected by the user are always the same size.
  • the adjustment by the maximum angle of rotation 30 produces the maximum flow rate 15 or the maximum volume flow 16.
  • Fig. 6 shows a sanitary fitting 1.
  • the sanitary fitting 1 comprises a hot water pipe 2 with a first control valve 3, a cold water pipe 4 with a second control valve 5 and a mixed water pipe 6 connected thereto, which has an outlet 7 with a rigid or with a variable outlet resistance (here shown as a rigid outlet resistance) and a known Characteristic.
  • the sanitary fitting 1 also comprises a minimum number of sensors 8, 9, 10, by means of which certain parameters of the sanitary fitting 1 can be measured, as well as a control device 11 for recording and processing the measured values 12 transmitted by the sensors 8, 9, 10.
  • the control device 11 can calculate a maximum flow rate 15 for an operating point 13, 14 (mixed water volume flow 18 and mixed water temperature 21) of the sanitary fitting 1 selected by a user based on the measured values 12 measured by the sensors 8, 9, 10 and based on the known characteristics of the outlet resistance.
  • a qualitative adjustment (and representation) of the volume flow rate 16 (actually flowing through the pipes 2, 4, 6) at the sanitary fitting 1 is possible, e.g. in the case of a sanitary fitting 1 for controlling a large shower system.
  • These specifications can only be achieved if the algorithm knows the maximum flow rate 15. However, this depends on many influences, e.g. the inlet pressures 23, 24, the inlet temperatures 19, 20, the selected mixed water temperature 21, the hydraulic resistances of the selected outlets 7.
  • this problem is solved by providing the (electronic) sanitary fitting 1 with a sensor device with which the maximum possible flow rate 15 for the given conditions or for the operating points 13, 14 selected by the user can be calculated or predicted.
  • the outlet resistance can be determined using the mixed water pressure 17 and the mixed water volume flow 18 based on an operating point 13, 14, provided that it is a rigid hydraulic resistance.
  • the characteristics of the outlet 7 can be described by a constant flow coefficient (Kv value) (see Fig. 7). If there is a flow limiter in the outlet 7, this can be done by comparing several operating points 13, 14 (see Fig. 8), i.e. by operating the sanitary fitting 1 at several operating points 13,
  • a proportional control of a volume flow 16 that can be regulated by the user and flows out via the outlet 7 can be provided for the user of the sanitary fitting 1 on the basis of the known maximum flow 15.
  • a maximum volume flow 16 that can be adjusted by the user and flows out via the outlet 7 can be determined on the basis of the known maximum flow 15, which maximum volume flow 16 corresponds to the maximum flow
  • the temperatures 19, 20, 21 are determined or measured by the first sensors 8, the pressures 23, 24, 17 by the second sensors 9 and the volume flows 25, 26 by the third sensors 10.
  • the control valves 3, 5 have known characteristic curves 22. Not all of the sensors 8, 9, 10 shown in Fig. 6 are required for determining the maximum flow 15. Only the minimum number of sensors 8, 9, 10 is required, e.g. with the minimum number of sensors 8, 9, 10 at least one of the following parameter sets is
  • ⁇ Mixed water temperature 21 (ninth embodiment) can be measured and the measured values 12 transmitted by the sensors 8, 9, 10 can be recorded and processed by the control device 11.
  • the control device 11 can use the measured values 12 recorded by the sensors 8, 9, 10 and the known characteristics of the Outlet resistance 7 can be used to calculate the maximum flow rate 15 for the operating point 13, 14. This can then be used by the user to qualitatively represent the volume flow 16 when operating the sanitary fitting 1. The user can therefore be shown, for example, that he is currently using 40% of the possible maximum volume flow 16 at a certain operating point 13, 14. If the user sets the maximum volume flow 16, this will correspond to the calculated maximum flow rate 15.
  • the control device 11 is designed to determine the characteristic of the outlet resistance based on at least one set operating point 13, 14 of the sanitary fitting 1, so that the then determined and thus known characteristic is stored in the control device 11 for the outlet 7 with the fixed or the variable outlet resistance.
  • the sanitary fitting 1 additionally comprises a (visual) display device 27 for the user, which provides a qualitative representation of a volume flow 16 adjustable by the user as a function of the calculated maximum flow 15.
  • step a) the sanitary fitting 1 is operated at an operating point 13, 14 of the sanitary fitting 1.
  • step b) a maximum flow rate 15 is calculated for the current operating point 13, 14 by the control device 11 under the assumption that the maximum flow rate 15 is present when one of the control valves 3, 5 (of the first control valve 3 and the second control valve 5) is fully open and the other control valve 5, 3 (of the first control valve 3 and the second control valve 5) has a position required to maintain a target temperature; based on the measured values 12 recorded by the sensors 8, 9, 10 and based on the known or calculated characteristics of the outlet resistance
  • step c) the values of the first mixed water volume flow 18 and the second mixed water volume flow 18 are compared.
  • step d) the smaller value is selected and this value is used as the maximum flow Q mi-max -
  • the control device 11 uses the known maximum flow rate 15 to provide a user of the sanitary fitting 1 with proportional control of a volume flow rate 16 that can be controlled by a user and flows out via the outlet 7.
  • the control device 11 uses the known maximum flow rate 15 to determine a maximum volume flow rate 16 that flows out via the outlet 7 for the operating point 13, 14, which corresponds to the maximum flow rate 15.
  • a step i) of the method the sanitary fitting 1 is operated at at least one operating point 13, 14 of the sanitary fitting 1 and a mixed water volume flow 21 and a mixed water pressure 17 are measured or determined by the sensors 8, 9, 10.
  • the characteristic of the outlet resistance is determined on the basis of the measured values 12 measured in step i).
  • the characteristic determined in step ii) is stored in the control device 11. Steps i) to iii) can be carried out before steps a) to d) on the sanitary fitting 1 or on a partial sanitary fitting 28 with a line 29 which has the outlet 7 with the rigid or with the variable outlet resistance and the characteristic.
  • the characteristic determined in this way can be stored in the control device 11 of the sanitary fitting 1 which is later used by the user.
  • the partial sanitary fitting 28 can e.g. B. include a reference system on the basis of which the characteristics of the outlet resistance that is later provided in the (actually installed) sanitary fitting 1 are determined.
  • the liquid flowing through the sanitary fitting 1 is discharged into an environment 32 of the sanitary fitting 1 via the outlet opening or outlet 7.
  • the sanitary fitting 1 can have an actuating element, for example, which can be rotated by an angle of rotation 30.
  • the actuating element can be, for example, an actuating handle, an actuating button, an actuating puck, and/or a
  • the actuating element can be used to control the withdrawal of the liquid or a property of the liquid.
  • the actuating element can be used to adjust, for example, the mixed water temperature 21 and/or a withdrawal amount of the liquid, i.e. the mixed water volume flow 18 (i.e. the operating point 13, 14 of the sanitary fitting 1).
  • the sensors 8, 9, 10 of the sanitary fitting 1 are connected to the control device 11 via signal lines.
  • the control device 11 is designed and configured to feed back a controlled variable (for example: volume flow 18, 25, 26, differential pressure 17, 23, 24) to the control valves 3, 5, for example in the form of an electrical signal.
  • Fig. 7 shows a fourth diagram.
  • Fig. 8 shows a fifth diagram. Figs. 7 and 8 are described together below.
  • the mixed water pressure 17 is plotted on the horizontal axis.
  • the mixed water volume flow 18 is plotted on the vertical axis.
  • the curve shows the property or characteristic of the outlet 7 depending on these parameters.
  • the outlet resistance By measuring the mixed water pressure 17 and the mixed water volume flow 18, it is possible to determine the outlet resistance based on an operating point 13, 14, provided that it is a rigid hydraulic resistance.
  • the characteristics of the outlet 7 can be described by a constant flow coefficient (Kv value) (see Fig. 7). If there is a flow limiter in the outlet 7, this can be determined by comparing several operating points 13, 14 (see Fig. 8), i.e. by operating the sanitary fitting 1 at several operating points 13, 14.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Temperature-Responsive Valves (AREA)
  • Domestic Plumbing Installations (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Sanitärarmatur (1), wobei die Sanitärarmatur (1) zumindest eine Warmwasserleitung (2) mit einem ersten Regelventil (3), eine Kaltwasserleitung (4) mit einem zweiten Regelventil (5) sowie eine damit verbundene Mischwasserleitung (6), die einen Auslass (7) mit einem starren oder mit einem veränderbaren Auslasswiderstand und einer Charakteristik aufweist, weiter eine Mindestanzahl an Sensoren (8, 9, 10), durch die bestimmte Parameter der Sanitärarmatur (1) messbar sind, sowie eine Steuereinrichtung (11) zur Erfassung und Verarbeitung der von den Sensoren (8, 9, 10) übermittelten Messwerte (12), umfasst; wobei durch das Verfahren für einen von einem Nutzer gewählten Betriebspunkt (13, 14) der Sanitärarmatur (1) ein maximaler Durchfluss (15) berechnet wird. Die Erfindung betrifft zusätzlich eine Sanitärarmatur (1).

Description

Verfahren zum Betreiben einer Sanitärarmatur und Sanitärarmatur
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Sanitärarmatur sowie eine Sanitärarmatur, die durch das Verfahren betreibbar ist. Die Sanitärarmatur dient insbesondere der bedarfsgerechten Bereitstellung einer Flüssigkeit an einem Waschbecken, Spülbecken, Dusche und/oder Badewanne.
Üblicherweise werden Sanitäranlagen, wie beispielsweise Duschen, Spültische, Badewannen oder Waschtische mit Frischwasser von einem Hausanschluss versorgt. Das Frischwasser kann sowohl als Kaltwasser als auch als Warmwasser der Sanitäranlage bereitgestellt werden. In der Sanitäranlage ist in der Regel eine Sanitärarmatur vorgesehen, welche üblicherweise ein Mischwasser gewünschter Temperatur unter Verwendung des frischen Kaltwassers und des frischen Warmwassers erzeugen und für eine Benutzung in oder an der Sanitäranlage bereitstellen kann.
Bei herkömmlichen Sanitärarmaturen erfolgt die Verstellung des Volumens (also des Volumenstroms bzw. der Strahlhärte), indem der Nutzer über ein Betätigungselement den Strömungsquerschnitt in einem Ventil verändert. In der Regel ist dem hydraulischen Widerstand der Sanitärarmatur ein Auslasswiderstand (z.B. eine Brause) nachgeschaltet. Der hydraulische Widerstand der Sanitärarmatur und des Auslasswiderstandes bestimmen gemeinsam den Durchfluss des Systems. Sind die Widerstände sehr unterschiedlich groß, bestimmt in erster Linie der größere Widerstand (kleinere Querschnitt) den Durchfluss. Das hat zur Folge, dass im unteren Bereich der Volumenverstellung (Ventil wenig geöffnet) die Ventilposition den Durchfluss maßgeblich bestimmt, während im oberen Bereich der Volumenverstellung (Ventil weit geöffnet) häufig der Auslasswiderstand die bestimmende Größe ist. Dies führt zu einer nicht-linearen Volumenverstellung. Noch stärker zeigt sich der Effekt, wenn der Abgang einen Durchflussbegrenzer (Durchflusskonstanthalter) enthält, der seinen Strömungsquerschnitt druckabhängig verändert. Bei einer elektronischen Sanitärarmatur wirkt der Nutzer nicht direkt auf die verbauten Ventile ein. Stattdessen geht eine Vorgabe des Nutzers, die er an einer beliebig gestaltbaren Nutzerschnittstelle vornimmt, als Eingangsgröße in einen Algorithmus ein, der letztendlich die Position der Ventile bestimmt. Dies eröffnet grundsätzlich deutlich mehr Möglichkeiten für die Volumenverstellung.
Dem Nutzer kann an der Nutzerschnittstelle eine visuelle Rückmeldung über die Volumeneinstellung gegeben werden. Dies kann durch eine Zifferndarstellung erfolgen, die einen qualitativen (z. B. Werte von 1 bis 10 oder 0 bis 100 %) oder quantitativen (z. B. Durchfluss in l/min) Wert anzeigt. Alternativ kann eine bildliche Darstellung gewählt werden.
Dabei spricht einiges für die Wahl einer qualitativen Darstellung:
• Solche Darstellungen sind dem Nutzer von anderen elektronischen Geräten bekannt,
• die Darstellung bietet dem Nutzer eine Information, wie weit der Durchfluss/die Strahlhärte noch erhöht werden kann,
• ein Durchflusswert in l/min [Liter pro Minute] ist für den Nutzer eine schwer einzuordnende Größe,
• während einer Wellness-Dusche möchte der Nutzer nicht über den Wasserverbrauch nachdenken,
• der mögliche Durchfluss ändert sich deutlich in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen und den geöffneten Auslässen, sodass sich der Verstellbereich einer quantitativen Verstellung häufig verändern würde.
Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Verfahren zum Betreiben einer Sanitärarmatur sowie eine mit dem Verfahren betreibbare Sanitärarmatur vorgeschlagen werden, wobei durch das Verfahren eine für den Nutzer möglichst nachvollziehbare Regelung eines Volumenstroms erfolgen kann. Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Sanitärarmatur vorgeschlagen. Die Sanitärarmatur umfasst zumindest eine Warmwasserleitung mit einem ersten Regelventil, eine Kaltwasserleitung mit einem zweiten Regelventil sowie eine damit (fluidtechnisch) verbundene Mischwasserleitung, die einen Auslass mit einem starren oder mit einem veränderbaren Auslasswiderstand und einer Charakteristik aufweist, weiter eine Mindestanzahl an Sensoren, durch die bestimmte Parameter der Sanitärarmatur messbar sind, sowie eine Steuereinrichtung zur Erfassung und Verarbeitung der von den Sensoren übermittelten Messwerte. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: a) Betreiben der Sanitärarmatur in einem Betriebspunkt der Sanitärarmatur; b) Berechnen eines maximalen Durchflusses für den vorliegenden Betriebspunkt durch die Steuereinrichtung unter der Annahme, dass der maximale Durchfluss dann vorliegt, wenn eines der Ventile (des ersten Ventils und des zweiten Ventils) voll geöffnet ist und das andere Ventil (des ersten Ventils und des zweiten Ventils) eine zur Aufrechterhaltung einer Soll-Temperatur erforderliche Stellung aufweist; wobei anhand der von den Sensoren erfassten Messwerte und anhand der bekannten oder berechneten Charakteristik des Auslasswiderstands
• sowie anhand eines Kennwerts des maximal geöffneten ersten Ventils ein maximaler erster Mischwasservolumenstrom berechnet wird;
• sowie anhand eines Kennwerts des maximal geöffneten zweiten Ventils ein maximaler zweiter Mischwasservolumenstrom berechnet wird; a) Vergleichen der Werte des ersten Mischwasservolumenstroms und des zweiten Mischwasservolumenstroms; b) Auswahl des kleineren Wertes und Verwenden dieses Wertes als den maximalen Durchfluss.
Die obige (nicht abschließende) Einteilung der Verfahrensschritte in a) bis d) soll vorrangig nur zur Unterscheidung dienen und keine Reihenfolge und/oder Abhängigkeit erzwingen. Auch die Häufigkeit der Verfahrensschritte z. B. während des Betriebes der Sanitärarmatur kann variieren. Ebenso ist möglich, dass Verfahrensschritte einander zumindest teilweise zeitlich überlagern. Insbesondere werden die Schritte a) bis d) in der angeführten Reihenfolge durchgeführt.
Die Charakteristik KV aus des Auslasses mit einem starren oder mit einem veränderbaren Auslass- widerstand wird insbesondere berechnet bzw. bestimmt oder ist bereits bekannt. Insbesondere umfasst die Sanitärarmatur sogenannte Stetigventile, durch die der Warmwasservolumenstrom und der Kaltwasservolumenstrom jeweils steuerbar ist, so dass für die Mischwasserleitung die von einem Nutzer gewünschte Mischwassertemperatur und der gewünschte Mischwasservolumenstrom einstellbar sind.
In einer derartigen Sanitärarmatur liegt ein möglicher maximaler Durchfluss insbesondere dann vor, wenn eines der Ventile voll geöffnet ist und das andere Ventil die zur Aufrechterhaltung der Soll- Temperatur notwendige Position hat.
Insbesondere wird in einem Schritt e) mit der Steuereinrichtung anhand des bekannten maximalen Durchflusses für einen Nutzer der Sanitärarmatur eine proportionale Regelung eines durch den Nutzer regelbaren und über den Auslass ausströmenden Volumenstroms bereitgestellt wird.
Insbesondere wird in Schritt e) mit der Steuereinrichtung anhand des bekannten maximalen Durchflusses ein für den Betriebspunkt über den Auslass ausströmender maximaler Volumenstrom bestimmt, der dem maximalen Durchfluss entspricht.
Insbesondere umfasst das Verfahren (zusätzlich) die folgenden Schritte: i) Betreiben der Sanitärarmatur in mindestens einem Betriebspunkt (in einem oder in zwei Betriebspunkten, falls erforderlich in mehr als zwei Betriebspunkten) der Sanitärarmatur und Messen oder Bestimmen eines Mischwasservolumenstroms sowie eines Mischwasserdrucks durch die Sensoren; ii) Bestimmen der Charakteristik des Auslasswiderstands anhand der in Schritt i) gemessenen Messwerten; iii) Hinterlegen der Charakteristik in der Steuereinrichtung; wobei die Schritte i) bis iii) zeitlich vor den Schritten a) bis d) an der Sanitärarmatur oder an einer Teilsanitärarmatur mit einer Leitung, die den Auslass mit dem starren oder mit dem veränderbaren Auslasswiderstand und der Charakteristik aufweist, durchgeführt werden, wobei die so bestimmte Charakteristik in der Steuereinrichtung der Sanitärarmatur hinterlegt wird. Insbesondere erfolgt in Schritt i) ein Messen eines Mischwasservolumenstroms sowie eines Mischwasserdrucks nur indirekt, z. B. anhand der Richmannschen Mischungsregel und/oder ausgehend von gemessenen anderen Parametern.
Es ist insbesondere vorteilhaft, eine qualitative Verstellung (und Darstellung) des Volumenstroms an der Sanitärarmatur zu ermöglichen, z. B. bei einer Sanitärarmatur für die Steuerung eines großen Duschsystems). Dabei sind insbesondere die folgenden Vorgaben zu erfüllen:
• der Volumenstrom soll sich bei einer Verstellung durch den Nutzer möglichst linear also proportional zum Wert der Vorwahl ändern. Das von herkömmlichen Sanitärarmaturen bekannte Verhalten, dass sich der Durchfluss (der Volumenstrom) bzw. die Strahlhärte im unteren Bereich der Verstellung stark verändert und im oberen Bereich kaum, also nicht proportional bzw. linear, soll vermieden werden;
• der maximale Wert der Volumenverstellung soll mit dem maximalen bzw. dem maximal möglichen Durchfluss zusammenfallen, damit
• einerseits der vom Nutzer gewählte Vorgabewert nicht größer als der maximale Durchfluss sein kann (Linearität im oberen Verstellbereich verletzt),
• andererseits der maximal mögliche Durchfluss auch immer ausgewählt werden kann.
Diese Vorgaben können insbesondere nur erreicht werden, wenn dem Algorithmus der maximale Durchfluss bekannt ist. Dieser hängt aber von vielen Einflüssen ab:
• den Eingangsdrücken,
• den Eingangstemperaturen,
• der ausgewählten Mischwassertemperatur,
• den hydraulischen Widerständen der angewählten Auslässe (z. B. Brausen).
In bekannten elektronischen Sanitärarmaturen besteht diese Möglichkeit den maximalen Durchfluss berechnen/prognostizieren zu können nicht, somit können die genannten Ziele nicht erreicht werden. Vorliegend wird die genannte Problemstellung gelöst, indem insbesondere die für das Verfahren genutzte (elektronische) Sanitärarmatur eine sensorische Ausstattung erhält, mit welcher der maximal mögliche Durchfluss für die gegebenen Bedingungen bzw. für die von dem Nutzer ausgewählten Betriebspunkte berechnet bzw. prognostiziert werden kann.
Dafür müssen insbesondere die folgenden Größen des hydraulischen Systems sensorisch erfasst oder über bekannte hydraulische Zusammenhänge berechnet werden können:
• Eingangsdrücke pw; pk
• Druck im Mischwasserbereich pm
• Gesamtdurchfluss bzw. Mischwasservolumenstrom Qm
• Eingangstemperaturen i9w; i9fe bzw. das benötigte Mischungsverhältnis Qw/Qk
Über den Druck im Mischwasserbereich und den Gesamtdurchfluss ist eine Bestimmung des Auslasswiderstands anhand eines Betriebspunktes möglich, sofern es sich um einen starren hydraulischen Widerstand handelt. In diesem Fall kann die Charakteristik des Auslasses durch einen konstanten Durchflusskoeffizienten (Kv Wert) beschrieben werden. Befindet sich ein Durchflussbegrenzer im Auslass, kann dies durch den Abgleich mehrerer Betriebspunkte (also durch den Betrieb der Sanitärarmatur in mehreren Betriebspunkten) festgestellt werden.
Mit der bekannten Charakteristik des Auslasses sowie der Eingangsdrücke und des benötigten Mischungsverhältnisses ist eine Berechnung des maximal möglichen Durchflusses möglich. Stromaufwärts der Sanitärarmatur befindliche Leitungswiderstände können vernachlässigt werden, sofern sie klein gegenüber den Widerständen der Sanitärarmatur und des Auslasses sind. Andernfalls können diese ermittelt oder abgeschätzt und in die Berechnung mit einbezogen werden.
Welche Sensorik ausreichend für die Bestimmung des maximalen Durchflusses ist, ist im Folgenden ausgeführt. Insbesondere ist mit der Mindestanzahl von Sensoren zumindest einer der folgenden Parameter-
Sets
• Mischwasserdruck pm, Mischwasservolumenstrom Qm sowie Kaltwassertemperatur i9fe, Warmwassertemperatur i9w und Mischwassertemperatur i9m sowie jeweils eine Kennlinie des ersten Regelventils Kv,w (aw) (also Kv-Wert des ersten Ventils der Warmwasserleitung in Abhängigkeit von der gewählten Position des Ventils) und des zweiten Regelventils Kv,k (ak) (also Kv-Wert des zweiten Ventils der Kaltwasserleitung in Abhängigkeit von der gewählten Position des Ventils) (erste Ausgestaltung); oder
• Kaltwasserdruck pk, Warmwasserdruck pw, Kaltwasservolumenstrom Qk, Warmwasservolumenstrom Qw, jeweils eine Kennlinie des ersten Regelventils und des zweiten Regelventil sowie o Kaltwassertemperatur und Warmwassertemperatur (zweite Ausgestaltung) oder o Mischwassertemperatur (dritte Ausgestaltung); oder
• Kaltwasserdruck, Warmwasserdruck, Mischwasserdruck; sowie o Warmwassertemperatur, Kaltwassertemperatur sowie jeweils eine Kennlinie des ersten Regelventils und des zweiten Regelventils (vierte Ausgestaltung); oder o Mischwassertemperatur sowie jeweils eine Kennlinie des ersten Regelventils und des zweiten Regelventils (fünfte Ausgestaltung); oder o Mischwasservolumenstrom sowie
■ Mischwassertemperatur sowie jeweils eine Kennlinie des ersten Regelventils und des zweiten Regelventils (sechste Ausgestaltung); oder
■ Warmwassertemperatur, Kaltwassertemperatur, Mischwassertemperatur (siebte Ausgestaltung); oder o Kaltwasservolumenstrom, Warmwasservolumenstrom; sowie
■ Kaltwassertemperatur, Warmwassertemperatur (achte Ausgestaltung); oder
■ Mischwassertemperatur (neunte Ausgestaltung) messbar und die von den Sensoren übermittelten Messwerte durch die Steuereinrichtung erfassbar und verarbeitbar. Insbesondere ist durch die Steuereinrichtung anhand der von den Sensoren erfassten Messwerte und anhand der bekannten Charakteristik des Auslasswiderstands der maximale Durchfluss für den Betriebspunkt berechenbar. Es ist insbesondere erkennbar, dass für jede Ausgestaltung der Sanitärarmatur in jedem Fall mindestens ein (Relativ-)Drucksensor benötigt wird. Über einen Drucksensor kann insbesondere der in der jeweiligen Leitung vorliegende Druck, insbesondere der Druck relativ zu einem Druck einer Umgebung der Leitung, gemessen werden.
Sind die Kennlinien und Positionen der Regelventile bekannt, kann aus dem gemessenen Volumenstrom die Druckdifferenz berechnet werden oder umgekehrt. Dadurch ist es möglich, Sensoren einzusparen.
Während Positionen und Kennlinien der Regelventile nicht zwangsläufig benötigt werden, ist der maximale Durchflusskoeffizient (voll geöffnetes Regelventil) insbesondere in jedem Fall für die Berechnung des maximalen Durchflusses notwendig.
Im Rahmen des Schrittes b) des Verfahren werden insbesondere anhand der von den Sensoren erfassten Messwerte und anhand der bekannten oder berechneten Charakteristik des Auslasswiderstands sowie anhand eines Kennwerts des maximal geöffneten ersten Ventils ffiz.w.max e'n maximaler erster Mischwasservolumenstrom berechnet.
Diese Berechnung des jeweiligen maximalen ersten bzw. zweiten Mischwasservolumenstroms erfolgt anhand der folgenden Grundgleichungen:
Figure imgf000010_0001
Zur Vereinfachung wurde in den Durchflussgleichungen und in der Richmannschen Mischungsformel der Einfluss der Dichte vernachlässigt. Die Dichte kann bei Bedarf in die Formeln bzw. in die Berechnung aufgenommen werden, ohne dass sich die grundlegende Vorgehensweise dadurch verändert.
Für den maximalen ersten Mischwasservolumenstrom gilt dann insbesondere
Figure imgf000011_0001
Einsetzen von (II) und (V*) in (IV) liefert
Figure imgf000011_0002
Gleichsetzen von (VI) und (III)
Figure imgf000011_0003
Einsetzen von (VII*) in (III) liefert
Figure imgf000011_0004
In diesem Rechenverlauf wurde die Formel (I) nicht berücksichtigt. Somit ist nicht sichergestellt, dass der nach Formel (V*) vorausgesetzte Kaltwasservolumenstrom überhaupt bereitgestellt werden kann. Dies könnte am Ende des Rechenverlaufs durch eine Probe überprüft werden. Alternativ wird die Berechnung direkt für beide Seiten getrennt durchgeführt und am Ende das Minimum der beiden berechneten Qm max-Werte verwendet. Im Rahmen des Schrittes b) des Verfahren werden (zudem) insbesondere anhand der von den Sensoren erfassten Messwerte und anhand der bekannten oder berechneten Charakteristik des Auslasswiderstands sowie anhand eines Kennwerts des maximal geöffneten zweiten Ventils ffiz.fc.max ein maximaler zweiter Mischwasservolumenstrom berechnet.
Für den maximalen zweiten Mischwasservolumenstrom gilt dann insbesondere
Figure imgf000012_0001
Einsetzen von (II) und (V**) in (IV) liefert
Figure imgf000012_0002
Gleichsetzen von (VI) und (III)
Figure imgf000012_0003
Einsetzen von (VII**) in (III) liefert
Figure imgf000012_0004
In diesem Rechenverlauf wurde die Formel (II) nicht berücksichtigt. Somit ist nicht sichergestellt, dass der nach Formel (V**) vorausgesetzte Warmwasservolumenstrom überhaupt bereitgestellt werden kann. Dies könnte am Ende des Rechenverlaufs durch eine Probe überprüft werden. Alternativ wird die Berechnung direkt für beide Seiten getrennt durchgeführt und am Ende das Minimum der beiden berechneten Qm max-\Nerte verwendet.
Für die Auswahl des kleineren Wertes, also des Minimas der berechneten Mischwasservolumenströme gilt:
Qm, max ~ min (Qm,max,k> Qm, max, w)
Der berechnete maximale Durchfluss Qmimax wird insbesondere verwendet, um die Volumenstromverstellung und Visualisierung für den Nutzer zu verbessern (lineare Verstellung, korrekte Darstellung des Potenzials). Zum Beispiel durch Anpassung einer Relativ-Skala (100% = <2m,max) o- der durch Anzeige des Maximalwerts bei Verwendung einer Absolut-Skala (z.B.: „8 von 20 l/min").
Eine ausreichende Sensorik ist z. B. gemäß oben angeführter vierter Ausgestaltung gegeben mit
• (Relativ-)Drucksensoren im Kaltwasserzulauf, im Warmwasserzulauf und im Mischwasserbereich,
• Temperatursensoren im Kaltwasserzulauf und im Warmwasserzulauf,
• wenn zudem die Durchflusscharakteristik der Ventile in Abhängigkeit von der Position bekannt ist.
In dieser Ausgestaltung können die Volumenströme Qw, Qk über die Druckdifferenzen und die Ventilpositionen berechnet werden. Es sind ausreichend viele Parameter bekannt, um den maximalen Durchfluss zu berechnen.
Ein Temperatursensor im Mischwasser ist z. B. nicht zwangsläufig notwendig, weil die Mischwassertemperatur über die Richmannsche Mischungsregel berechnet werden kann. Der Sensor kann trotzdem hilfreich sein, um Ungenauigkeiten der übrigen Sensoren und der Ventilkennlinie ausgleichen zu können Eine ausreichende Sensorik ist z. B. gemäß der oben angeführten dritten Ausgestaltung gegeben mit
• (Relativ-)Drucksensoren im Kaltwasserzulauf und im Warmwasserzulauf,
• Volumenstromsensoren im Kaltwasserzulauf und im Warmwasserzulauf
• einem Temperatursensor im Misch wasser,
• wenn zudem die Durchflusscharakteristik der Ventile in Abhängigkeit von der Position bekannt ist.
In dieser Ausgestaltung kann der Mischwasserdruck mit Hilfe der Ventilkennlinien, der Zulaufdrücke und Volumenströme Qw, Qk berechnet werden und es sind ausreichend viele Parameter bekannt, um den maximalen Durchfluss zu berechnen.
Der Temperatursensor im Mischwasser ist in diesem Beispiel für die Charakterisierung des Auslasswiderstandes und die Berechnung des maximalen Durchflusses nicht notwendig. Er wird jedoch für die Regelung der Mischwassertemperatur benötigt.
Es wird weiter eine Sanitärarmatur vorgeschlagen, zumindest umfassend eine Warmwasserleitung mit einem ersten Regelventil, eine Kaltwasserleitung mit einem zweiten Regelventil sowie eine damit verbundene Mischwasserleitung, die einen Auslass mit einem starren oder mit einem veränderbaren Auslasswiderstand und einer bekannten Charakteristik aufweist. Weiter umfasst die Sanitärarmatur eine Mindestanzahl an Sensoren, durch die bestimmte Parameter der Sanitärarmatur messbar sind, sowie eine Steuereinrichtung zur Erfassung und Verarbeitung der von den Sensoren übermittelten Messwerte. Die Steuereinrichtung ist zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens und damit zur Bestimmung des maximalen Durchflusses geeignet ausgeführt.
Durch die Steuereinrichtung ist insbesondere, anhand der von den Sensoren gemessenen Messwerte und anhand der bekannten Charakteristik des Auslasswiderstands, für einen von einem Nutzer gewählten Betriebspunkt (Volumenstrom und Mischwassertemperatur) der Sanitärarmatur, ein maximaler Durchfluss berechenbar. Insbesondere ist die Steuereinrichtung eingerichtet, anhand mindestens eines eingestellten Betriebspunkts der Sanitärarmatur die Charakteristik des Auslasswiderstands zu bestimmen, so dass in der Steuereinrichtung für den Auslass mit dem starren oder dem veränderbaren Auslasswiderstand die dann bestimmte und so bekannte Charakteristik hinterlegt ist.
Insbesondere umfasst die Sanitärarmatur zumindest zusätzlich eine (visuelle) Anzeigeneinrichtung für den Nutzer, die eine qualitative Darstellung eines von dem Nutzer einstellbaren Volumenstroms in Abhängigkeit von dem maximalen Durchfluss bereitstellt.
Die Sanitärarmatur weist insbesondere ein Armaturengehäuse auf, das bevorzugt zumindest teilweise aus (Guss-)Metall, wie zum Beispiel Messing, und/oder Kunststoff besteht. Das Armaturengehäuse kann einen Auslass aufweisen, der starr oder bewegbar, insbesondere verschwenkbar und/oder zumindest teilweise ausziehbar, an dem Armaturengehäuse befestigt ist. Zudem weist die Armatur, insbesondere das Armaturengehäuse eine Flüssigkeitsleitung auf, die insbesondere zu dem Auslass mit einer Auslauföffnung für die Flüssigkeit führt.
Über die Auslauföffnung ist die Flüssigkeit insbesondere an eine Umgebung der Sanitärarmatur abgebbar. Weiterhin kann die Auslauföffnung an dem Auslass ausgebildet sein. Die Flüssigkeitsleitung kann in dem Armaturengehäuse beispielsweise zumindest teilweise nach Art eines Hohlraums, eines Kanals und/oder einer Bohrung ausgebildet sein. Dies kann insbesondere auch bedeuten, dass die Flüssigkeitsleitung zumindest teilweise durch das Armaturengehäuse ausgebildet ist und/oder dass es sich bei der Flüssigkeitsleitung nicht um ein separates Bauteil handeln kann. Zudem kann die Flüssigkeitsleitung zumindest teilweise als Schlauchleitung ausgebildet sein. Beispielsweise kann es sich bei der Flüssigkeitsleitung um eine Mischwasserleitung handeln.
Das Armaturengehäuse ist insbesondere an einem Träger, wie zum Beispiel einer Arbeitsplatte, einem Waschtisch, dem Spülbecken oder Waschbecken befestigbar. Hierzu kann der Träger eine Montageöffnung aufweisen, in die das Armaturengehäuse mit einem Montageabschnitt einsteckbar und/oder an der das Armaturengehäuse mit einem Befestigungselement, beispielsweise nach Art einer Mutter, befestigbar ist. Die elektronische Armatur (insbesondere die elektronischen Bestandteile der Sanitärarmatur) ist insbesondere außerhalb des Sichtbereichs (etwa unterhalb eines Waschtisch bzw. einer Arbeitsplatte oder im Falle einer Duscharmatur an einer gegenüberliegenden Seite einer Duschwand z. B. in einem Hauswirtschaftsraum angeordnet und/oder an einer Wand befestigt. Sowohl die Bedieneinheit (Betätigungs- und Anzeigeelemente) als auch die Auslauföffnungen bzw. der Auslass, die sich in einem Sichtbereich eines Nutzers befinden müssen, können von der elektronischen Armatur räumlich getrennt sein und sind durch Daten- bzw. Flüssigkeitsleitungen mit der elektronischen Armatur verbunden.
Die Kaltwassertemperatur beträgt insbesondere maximal 25 °C (Celsius), bevorzugt 1 °C bis 25 °C, besonders bevorzugt 5 °C bis 20 °C und/oder die Warmwassertemperatur insbesondere maximal 90 °C, bevorzugt 25 °C bis 90 °C, besonders bevorzugt 55 °C bis 65 °C.
Zur Betätigung der Sanitärarmatur kann die Sanitärarmatur zumindest ein Betätigungselement aufweisen. Bei dem zumindest einen Betätigungselement kann es sich beispielsweise um einen Betätigungsgriff, eine Betätigungstaste, einen Betätigungspuck, ein Touchscreen und/oder eine Drückerplatte handeln. Über das zumindest eine Betätigungselement ist insbesondere die Entnahme der Flüssigkeit bzw. eine Eigenschaft der Flüssigkeit steuerbar. Insbesondere kann über das zumindest eine Betätigungselement die Mischwassertemperatur und/oder eine Entnahmemenge der Flüssigkeit (also der Betriebspunkt der Sanitärarmatur) einstellbar sein.
Bei der Sanitärarmatur kann es sich insbesondere um eine elektronische Sanitärarmatur handeln, bei der die Ventile, die Mischwassertemperatur und/oder die Entnahmemenge/ der Volumenstrom der Flüssigkeit elektronisch steuerbar bzw. betätigbar sind.
Die Sensoren der Sanitärarmatur sind insbesondere signalleitungstechnisch mit der Steuereinrichtung verbunden. Dies kann mit anderen Worten auch so beschrieben werden, dass die Steuereinrichtung zur Rückführung einer Regelgröße (zum Beispiel: Volumenstrom, Differenzdruck) an die Regelventile, etwa in Form eines elektrischen Signals vorgesehen und eingerichtet sein kann. Insbesondere umfasst die Sanitärarmatur ein System zur Datenverarbeitung, z. B. die Steuereinrichtung, die Mittel zur Ausführung der Schritte des Verfahrens aufweist und/ oder das Mittel aufweist, die zur Ausführung der Schritte des Verfahrens geeignet ausgestattet, konfiguriert oder programmiert sind bzw. die das Verfahren ausführen.
Die Mittel umfassen z. B. einen Prozessor und einen Speicher, in dem durch den Prozessor auszuführende Befehle gespeichert sind, sowie Datenleitungen oder Übertragungseinrichtungen, die eine Übertragung von Befehlen, Messwerten, Daten oder ähnlichem zwischen den angeführten Elementen der Sanitärarmatur ermöglichen.
Die „Mittel" können insbesondere eine oder mehrere folgender Komponenten umfassen: Steuerungfen), Mikrocontroller, Datenspeicher, Datenverbindung, Anzeigegeräte (wie z.B. ein Display), Zähler bzw. Zeitglied (Timer), mindestens ein weiterer Sensor, eine Energiequelle, etc.
Es wird weiter ein Computerprogramm vorgeschlagen, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das beschriebene Verfahren bzw. die Schritte des beschriebenen Verfahrens auszuführen.
Es wird weiter ein computerlesbares Speichermedium vorgeschlagen, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das beschriebene Verfahren bzw. die Schritte des beschriebenen Verfahrens auszuführen.
Die Ausführungen zu der Sanitärarmatur sind insbesondere auf das Verfahren, das System zur Datenverarbeitung und/oder das computerimplementierte Verfahren (also das Computerprogramm und das computerlesbare Speichermedium) übertragbar und umgekehrt.
Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein", „eine", „einer" und „eines"), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste", „zweite", ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein"), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
Fig. 1: ein erstes Diagramm;
Fig. 2: ein zweites Diagramm;
Fig. 3: eine Auswahl qualitativer Anzeigen für einen Volumenstrom;
Fig. 4: eine quantitative Anzeige eines Volumenstroms;
Fig. 5: ein drittes Diagramm;
Fig. 6: eine Sanitärarmatur
Fig. 7: ein viertes Diagramm; und Fig. 8: ein fünftes Diagramm.
Fig. 1 zeigt ein erstes Diagramm. Fig. 2 zeig ein zweites Diagramm. Die Fig. 1 und 2 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.
An der horizontalen Achse ist ein Drehwinkel 30 der Verstellung für ein von einem Nutzer zu betätigendem Stellelement aufgetragen. Auf der vertikalen Achse ist der Durchfluss 15 aufgetragen.
Bei herkömmlichen Sanitärarmaturen 1 erfolgt die Verstellung des Volumens (also des Volumenstroms 16 bzw. der Strahlhärte), indem der Nutzer über ein Betätigungselement den Strömungsquerschnitt in einem Regelventil verändert (hier als Drehwinkel 30 des Betätigungselements dargestellt). In der Regel ist dem hydraulischen Widerstand der Sanitärarmatur 1 ein Auslasswiderstand (z.B. eine Brause) nachgeschaltet. Der hydraulische Widerstand der Sanitärarmatur 1 und des Auslasswiderstandes bestimmen gemeinsam den Durchfluss 15 des Systems. Sind die Widerstände sehr unterschiedlich groß, bestimmt in erster Linie der größere Widerstand (kleinere Querschnitt) den Durchfluss 15. Das hat zur Folge, dass im unteren Bereich der Volumenverstellung (Regelventil wenig geöffnet) die Regelventilposition den Durchfluss 15 maßgeblich bestimmt, während im oberen Bereich der Volumenverstellung (Regelventil weit geöffnet) häufig der Auslasswiderstand die bestimmende Größe ist (siehe Fig. 1). Dies führt zu einer nicht-linearen Volumenverstellung.
Noch stärker zeigt sich dieser Effekt, wenn der Abgang einen Durchflussbegrenzer (Durchflusskonstanthalter) enthält, der seinen Strömungsquerschnitt druckabhängig verändert (siehe Fig. 2).
Die Diagramme zeigen den möglichen Durchfluss 15 in Abhängigkeit von der Stellung eines Betätigungselements.
Fig. 3 zeigt eine Auswahl qualitativer Anzeigen für einen (tatsächlich vorliegenden) Volumenstrom
16. Fig. 4 zeigt eine quantitative Anzeige eines Volumenstroms 16. Dem Nutzer kann an der Nutzerschnittstelle eine visuelle Rückmeldung über die Volumeneinstellung gegeben werden. Dies kann durch eine Zifferndarstellung erfolgen, die einen qualitativen (z. B. Werte von 1 bis 10 oder 0 bis 100 %) oder quantitativen (z. B. Durchfluss in l/min) Wert anzeigt. Alternativ kann eine bildliche Darstellung gewählt werden.
Fig. 5 zeigt ein drittes Diagramm. An der horizontalen Achse ist ein Drehwinkel 30 der Verstellung für ein von einem Nutzer zu betätigendem Stellelement aufgetragen. Auf der vertikalen Achse ist der Durchfluss 15 aufgetragen.
Es ist vorteilhaft, eine qualitative Verstellung (und Darstellung) des Volumenstroms 16 an der Sanitärarmatur 1 zu ermöglichen (siehe Fig. 3), z. B. bei einer Sanitärarmatur 1 für die Steuerung eines großen Duschsystems. Dabei soll sich der Volumenstrom 16 bei einer Verstellung durch den Nutzer möglichst linear also proportional zum Wert der Vorwahl ändern. Das von herkömmlichen Sanitärarmaturen 1 bekannte Verhalten, dass sich der Durchfluss 15 (der Volumenstrom 16) bzw. die Strahlhärte im unteren Bereich der Verstellung stark verändert und im oberen Bereich kaum, also nicht proportional bzw. linear (siehe Fig. 1 und 2), soll vermieden werden. Der maximale Wert der Volumenverstellung (also der tatsächliche maximale Volumenstrom 16) soll mit dem maximalen bzw. dem maximal möglichen Durchfluss 15 zusammenfallen, damit einerseits der vom Nutzer gewählte Vorgabewert nicht größer als der maximale Durchfluss 15 sein kann (Linearität im oberen Verstellbereich verletzt) und andererseits der maximal mögliche Durchfluss 15 auch immer ausgewählt werden kann.
Fig. 5 zeigt diese vorteilhafte Verstellung. Der Durchfluss 15 ändert sich proportional bzw. linear zu dem Drehwinkel 30 des Stellelements. Dabei sind die für den Nutzer auswählbaren Inkremente 31 des Stellelements 30 jeweils gleich groß. Die Verstellung um den maximalen Drehwinkel 30 erzeugt den maximalen Durchfluss 15 bzw. den maximalen Volumenstrom 16.
Fig. 6 zeigt eine Sanitärarmatur 1. Die Sanitärarmatur 1 umfasst eine Warmwasserleitung 2 mit einem ersten Regelventil 3, eine Kaltwasserleitung 4 mit einem zweiten Regelventil 5 sowie eine damit verbundene Mischwasserleitung 6, die einen Auslass 7 mit einem starren oder mit einem veränderbaren Auslasswiderstand (hier dargestellt als starre Auslasswiderstand) und einer bekannten Charakteristik aufweist. Weiter umfasst die Sanitärarmatur 1 eine Mindestanzahl an Sensoren 8, 9, 10, durch die bestimmte Parameter der Sanitärarmatur 1 messbar sind, sowie eine Steuereinrichtung 11 zur Erfassung und Verarbeitung der von den Sensoren 8, 9, 10 übermittelten Messwerte 12. Durch die Steuereinrichtung 11 ist, anhand der von den Sensoren 8, 9, 10 gemessenen Messwerte 12 und anhand der bekannten Charakteristik des Auslasswiderstands, für einen von einem Nutzer gewählten Betriebspunkt 13, 14 (Mischwasservolumenstrom 18 und Mischwassertemperatur 21) der Sanitärarmatur 1, ein maximaler Durchfluss 15 berechenbar.
Mit der Bestimmung des möglichen, also einstellbaren maximalen Durchflusses 15, ist eine qualitative Verstellung (und Darstellung) des (tatsächlich durch die Leitungen 2, 4, 6 strömenden Volumenstroms 16 an der Sanitärarmatur 1 möglich, z. B. bei einer Sanitärarmatur 1 für die Steuerung eines großen Duschsystems. Diese Vorgaben können nur erreicht werden, wenn dem Algorithmus der maximale Durchfluss 15 bekannt ist. Dieser hängt aber von vielen Einflüssen ab, z. B. den Eingangsdrücken 23, 24, den Eingangstemperaturen 19, 20, der ausgewählten Mischwassertemperatur 21, den hydraulischen Widerständen der angewählten Auslässe 7.
In bekannten elektronischen Sanitärarmaturen 1 besteht diese Möglichkeit den maximalen Durchfluss 15 berechnen/prognostizieren zu können nicht, somit können die genannten Ziele nicht erreicht werden.
Vorliegend wird diese Problemstellung gelöst, indem die (elektronische) Sanitärarmatur 1 eine sensorische Ausstattung erhält, mit welcher der maximal mögliche Durchfluss 15 für die gegebenen Bedingungen bzw. für die von dem Nutzer ausgewählten Betriebspunkte 13, 14 berechnet bzw. prognostiziert werden kann.
Dafür müssen die folgenden Größen des hydraulischen Systems sensorisch erfasst oder über bekannte hydraulische Zusammenhänge berechnet werden können:
Eingangsdrücke pw 24; pk 23
Druck im Mischwasserbereich pm 17
Gesamtdurchfluss bzw. Mischwasservolumenstrom Qm 18 Eingangstemperaturen i9w 20; i9fe bzw. das benötigte Mischungsverhältnis Qw/Qk, mit Qw als Warmwasservolumenstrom 26 und Qk als Kaltwasservolumenstrom 25.
Über den Mischwasserdruck 17 und den Mischwasservolumenstrom 18 ist eine Bestimmung des Auslasswiderstands anhand eines Betriebspunktes 13, 14 möglich, sofern es sich um einen starren hydraulischen Widerstand handelt. In diesem Fall kann die Charakteristik des Auslasses 7 durch einen konstanten Durchflusskoeffizienten (Kv Wert) beschrieben werden (siehe Fig. 7). Befindet sich ein Durchflussbegrenzer im Auslass 7, kann dies durch den Abgleich mehrerer Betriebspunkte 13, 14 (siehe Fig. 8), also durch den Betrieb der Sanitärarmatur 1 in mehreren Betriebspunkten 13,
14 festgestellt werden.
Mit der bekannten Charakteristik des Auslasses 7 sowie der Eingangsdrücke 23, 24 und des benötigten Mischungsverhältnisses ist eine Berechnung des maximal möglichen Durchflusses 15 möglich. Stromaufwärts der Sanitärarmatur 1 befindliche Leitungswiderstände können vernachlässigt werden, sofern sie klein gegenüber den Widerständen der Sanitärarmatur 1 und des Auslasses 7 sind. Andernfalls können diese ermittelt oder abgeschätzt und in die Berechnung mit einbezogen werden.
Mit der Steuereinrichtung 11 ist anhand des bekannten maximalen Durchflusses 15 für den Nutzer der Sanitärarmatur 1 eine proportionale Regelung eines durch den Nutzer regelbaren und über den Auslass 7 ausströmenden Volumenstroms 16 bereitstellbar. Mit der Steuereinrichtung 11 ist anhand des bekannten maximalen Durchflusses 15 ein durch den Nutzer einstellbarer und über den Auslass 7 ausströmender maximaler Volumenstrom 16 bestimmbar, der dem maximalen Durchfluss
15 entspricht.
Hier werden durch die ersten Sensoren 8 die Temperaturen 19, 20, 21, durch die zweiten Sensoren 9 die Drücke 23, 24, 17 und durch die dritten Sensoren 10 die Volumenströme 25, 26, ermittelt bzw. gemessen. Die Regelventile 3, 5 weisen bekannten Kennlinien 22 auf. Es sind nicht alle der Fig. 6 gezeigten Sensoren 8, 9, 10 für die Bestimmung des maximalen Durchflusses 15 erforderlich. Es wird jeweils nur die Mindestanzahl von Sensoren 8, 9, 10 benötigt, z. B. ist mit der Mindestanzahl von Sensoren 8, 9, 10 zumindest einer der folgenden Parameter-Sets
• Mischwasserdruck pm 17, Mischwasservolumenstrom Qm 18 sowie Kaltwassertemperatur i9fe 19, Warmwassertemperatur i9w 20 und Mischwassertemperatur i9m 21 sowie jeweils eine Kennlinie 22 des ersten Regelventils KvPi 3 (also Kv-Wert über Position) und des zweiten Regelventil KvP2 5 (also Kv-Wert über Position) (erste Ausgestaltung); oder
• Kaltwasserdruck pk 23, Warmwasserdruck pw 24, Kaltwasservolumenstrom Qk 25, Warmwasservolumenstrom Qw 26, jeweils eine Kennlinie 22 des ersten Regelventils 3 und des zweiten Regelventils 5 sowie o Kaltwassertemperatur 19 und Warmwassertemperatur 20 (zweite Ausgestaltung) o- der o Mischwassertemperatur 21 (dritte Ausgestaltung); oder
• Kaltwasserdruck 23, Warmwasserdruck 24, Mischwasserdruck 17; sowie o Warmwassertemperatur 20, Kaltwassertemperatur 19 sowie jeweils eine Kennlinie 22 des ersten Regelventils 3 und des zweiten Regelventils 5 (vierte Ausgestaltung); oder o Mischwassertemperatur 21 sowie jeweils eine Kennlinie 22 des ersten Regelventils 3 und des zweiten Regelventils 5 (fünfte Ausgestaltung); oder o Mischwasservolumenstrom 18 sowie
■ Mischwassertemperatur 21 sowie jeweils eine Kennlinie 22 des ersten Regelventils 3 und des zweiten Regelventils 5 (sechste Ausgestaltung); oder
■ Warmwassertemperatur 20, Kaltwassertemperatur 19, Mischwassertemperatur 21 (siebte Ausgestaltung); oder o Kaltwasservolumenstrom 25, Warmwasservolumenstrom 26; sowie
■ Kaltwassertemperatur 19, Warmwassertemperatur 20 (achte Ausgestaltung); o- der
■ Mischwassertemperatur 21 (neunte Ausgestaltung) messbar und die von den Sensoren 8, 9, 10 übermittelten Messwerte 12 sind durch die Steuereinrichtung 11 erfassbar und verarbeitbar. Durch die Steuereinrichtung 11 ist anhand der von den Sensoren 8, 9, 10 erfassten Messwerte 12 und anhand der bekannten Charakteristik des Auslasswiderstands 7 der maximaler Durchfluss 15 für den Betriebspunkt 13, 14 berechenbar. Dieser kann dann für die Betätigung der Sanitärarmatur 1 durch den Nutzer zur qualitativen Darstellung des Volumenstroms 16 verwendet werden. Dem Nutzer kann also z. B. dargestellt werden, dass er in einem bestimmten Betriebspunkt 13, 14 z. B. 40 % des möglichen maximalen Volumenstroms 16 gerade nutzt. Sollte der Nutzer den maximalen Volumenstrom 16 einstellen, wird dieser dem berechneten maximalen Durchfluss 15 entsprechen.
Die Steuereinrichtung 11 ist eingerichtet, anhand mindestens eines eingestellten Betriebspunkts 13, 14 der Sanitärarmatur 1 die Charakteristik des Auslasswiderstands zu bestimmen, so dass in der Steuereinrichtung 11 für den Auslass 7 mit dem starren oder dem veränderbaren Auslasswiderstand die dann bestimmte und so bekannte Charakteristik hinterlegt ist.
Die Sanitärarmatur 1 umfasst zusätzlich eine (visuelle) Anzeigeneinrichtung 27 für den Nutzer, die eine qualitative Darstellung eines von dem Nutzer einstellbaren Volumenstroms 16 in Abhängigkeit von dem berechneten maximalen Durchfluss 15 bereitstellt.
Bei dem Verfahren erfolgt in Schritt a) ein Betreiben der Sanitärarmatur 1 in einem Betriebspunkt 13, 14 der Sanitärarmatur 1. In einem Schritt b) erfolgt ein Berechnen eines maximalen Durchflusses 15 für den vorliegenden Betriebspunkt 13, 14 durch die Steuereinrichtung 11 unter der Annahme, dass der maximale Durchfluss 15 dann vorliegt, wenn eines der Regelventile 3, 5 (des ersten Regelventils 3 und des zweiten Regelventils 5) voll geöffnet ist und das andere Regelventil 5, 3 (des ersten Regelventils 3 und des zweiten Regelventils 5) eine zur Aufrechterhaltung einer Soll-Temperatur erforderliche Stellung (Position) aufweist; wobei anhand der von den Sensoren 8, 9, 10 erfassten Messwerte 12 und anhand der bekannten oder berechneten Charakteristik des Auslasswiderstands
• sowie anhand eines Kennwerts des maximal geöffneten ersten Regelventils 3 KV w max ein maximaler erster Mischwasservolumenstrom Qmi-max,w berechnet wird;
• sowie anhand eines Kennwerts des maximal geöffneten zweiten Regelventils 5 Kv k max ein maximaler zweiter Mischwasservolumenstrom Qmi-max,k berechnet wird; In Schritt c) erfolgt ein Vergleichen der Werte des ersten Mischwasservolumenstroms 18 und des zweiten Mischwasservolumenstroms 18. In Schritt d) erfolgt die Auswahl des kleineren Wertes und Verwenden dieses Wertes als den maximalen Durchfluss Qmi-max-
In einem Schritt e) wird mit der Steuereinrichtung 11 anhand des bekannten maximalen Durchflusses 15 für einen Nutzer der Sanitärarmatur 1 eine proportionale Regelung eines durch einen Nutzer regelbaren und über den Auslass 7 ausströmenden Volumenstroms 16 bereitgestellt. In Schritt e) wird mit der Steuereinrichtung 11 anhand des bekannten maximalen Durchflusses 15 ein für den Betriebspunkt 13, 14 über den Auslass 7 ausströmender maximaler Volumenstrom 16 bestimmt, der dem maximalen Durchfluss 15 entspricht.
Gemäß einem Schritt i) des Verfahrens erfolgt ein Betreiben der Sanitärarmatur 1 in mindestens einem Betriebspunkt 13, 14 der Sanitärarmatur 1 und ein Messen oder Bestimmen eines Mischwasservolumenstroms 21 sowie eines Mischwasserdrucks 17 durch die Sensoren 8, 9, 10. In Schritt ii) erfolgt ein Bestimmen der Charakteristik des Auslasswiderstands anhand der in Schritt i) gemessenen Messwerte 12. In Schritt iii) erfolgt ein Hinterlegen der in Schritt ii) bestimmten Charakteristik in der Steuereinrichtung 11. Die Schritte i) bis iii) können zeitlich vor den Schritten a) bis d) an der Sanitärarmatur 1 oder an einer Teilsanitärarmatur 28 mit einer Leitung 29, die den Auslass 7 mit dem starren oder mit dem veränderbaren Auslasswiderstand und der Charakteristik aufweist, durchgeführt werden. Die so bestimmte Charakteristik kann in der Steuereinrichtung 11 der später beim Nutzer eingesetzten Sanitärarmatur 1 hinterlegt werden. Die Teilsanitärarmatur 28 kann z. B. eine Referenzanlage umfassen, anhand der die Charakteristik des Auslasswiderstands, der später in der (real verbauten) Sanitärarmatur 1 vorgesehen ist, bestimmt wird.
Über die Auslauföffnung bzw. den Auslass 7 wird die durch die Sanitärarmatur 1 strömende Flüssigkeit an eine Umgebung 32 der Sanitärarmatur 1 abgegeben.
Zur Betätigung der Sanitärarmatur 1 kann die Sanitärarmatur 1 ein, z. B. um einen Drehwinkel 30 verdrehbares, Betätigungselement aufweisen. Bei dem Betätigungselement kann es sich beispielsweise um einen Betätigungsgriff, eine Betätigungstaste, einen Betätigungspuck, und/oder eine Drückerplatte handeln. Über das Betätigungselement ist die Entnahme der Flüssigkeit bzw. eine Eigenschaft der Flüssigkeit steuerbar. Über das Betätigungselement kann z. B. die Mischwassertemperatur 21 und/oder eine Entnahmemenge der Flüssigkeit, also der Mischwasservolumenstrom 18 (also der Betriebspunkt 13, 14 der Sanitärarmatur 1) einstellbar sein.
Die Sensoren 8, 9, 10 der Sanitärarmatur 1 sind signalleitungstechnisch mit der Steuereinrichtung 11 verbunden. Die Steuereinrichtung 11 ist zur Rückführung einer Regelgröße (zum Beispiel: Volumenstrom 18, 25, 26, Differenzdruck 17, 23, 24) an die Regelventile 3,5 etwa in Form eines elektrischen Signals, vorgesehen und eingerichtet.
Fig. 7 zeigt ein viertes Diagramm. Fig. 8 zeigt ein fünftes Diagramm. Die Fig. 7 und 8 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.
An der horizontalen Achse ist jeweils der Mischwasserdruck 17 aufgetragen. An der vertikalen Achse ist jeweils der Mischwasservolumenstrom 18 aufgetragen. Der Verlauf zeigt jeweils die Eigenschaft bzw. Charakteristik des Auslasses 7 in Abhängigkeit von diesen Parametern.
Über eine Messung des Mischwasserdrucks 17 und den Mischwasservolumenstroms 18 ist eine Bestimmung des Auslasswiderstands anhand eines Betriebspunktes 13, 14 möglich, sofern es sich um einen starren hydraulischen Widerstand handelt. In diesem Fall kann die Charakteristik des Auslasses 7 durch einen konstanten Durchflusskoeffizienten (Kv Wert) beschrieben werden (siehe Fig. 7). Befindet sich ein Durchflussbegrenzer im Auslass 7, kann dies durch den Abgleich mehrerer Betriebspunkte 13, 14 (siehe Fig. 8), also durch den Betrieb der Sanitärarmatur 1 in mehreren Betriebspunkten 13, 14 festgestellt werden.
Mit der so ermittelten bekannten Charakteristik des Auslasses 7 sowie den genannten weiteren erforderlichen Parametern ist eine Berechnung des maximal möglichen Durchflusses 15 möglich. Bezugszeichenliste
1 Sanitärarmatur
2 Warmwasserleitung
3 erstes Regelventil
4 Kaltwasserleitung
5 zweites Regelventil
6 Mischwasserleitung
7 Auslass
8 erster Sensor
9 zweiter Sensor
10 dritter Sensor
11 Steuereinrichtung
12 Messwert
13 erster Betriebspunkt
14 zweiter Betriebspunkt
15 Durchfluss
16 Volumenstrom
17 Mischwasserdruck
18 Mischwasservolumenstrom
19 Kaltwassertemperatur
20 Warmwassertemperatur
21 Mischwassertemperatur
22 Kennlinie
23 Kaltwasserdruck
24 Warmwasserdruck
25 Kaltwasservolumenstrom
26 Warmwasservolumenstrom
TI Anzeigeneinrichtung
28 Teilsanitärarmatur Leitung Drehwinkel Inkrement Umgebung

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Betreiben einer Sanitärarmatur (1), wobei die Sanitärarmatur (1) zumindest eine Warmwasserleitung
(2) mit einem ersten Regelventil
(3), eine Kaltwasserleitung
(4) mit einem zweiten Regelventil (5) sowie eine damit verbundene Mischwasserleitung (6), die einen Auslass (7) mit einem starren oder mit einem veränderbaren Auslasswiderstand und einer Charakteristik aufweist, weiter eine Mindestanzahl an Sensoren (8, 9, 10), durch die bestimmte Parameter der Sanitärarmatur (1) messbar sind, sowie eine Steuereinrichtung (11) zur Erfassung und Verarbeitung der von den Sensoren (8, 9, 10) übermittelten Messwerte (12), umfasst, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: a) Betreiben der Sanitärarmatur (1) in einem Betriebspunkt (13, 14) der Sanitärarmatur (1); b) Berechnen eines maximalen Durchflusses (15) für den vorliegenden Betriebspunkt (13, 14) durch die Steuereinrichtung (11) unter der Annahme, dass der maximale Durchfluss (15) dann vorliegt, wenn eines der Regelventile (3,
5) voll geöffnet ist und das andere Regelventil (5, 3) eine zur Aufrechterhaltung einer Soll-Temperatur erforderliche Stellung aufweist; wobei anhand der von den Sensoren (8, 9, 10) erfassten Messwerte (12) und anhand der bekannten oder berechneten Charakteristik des Auslasswiderstands
• sowie anhand eines Kennwerts des maximal geöffneten ersten Regelventils (3) ein maximaler erster Mischwasservolumenstrom berechnet wird;
• sowie anhand eines Kennwerts des maximal geöffneten zweiten Regelventils (5) ein maximaler zweiter Mischwasservolumenstrom berechnet wird; c) Vergleichen der Werte des ersten Mischwasservolumenstroms und des zweiten Mischwasservolumenstroms; d) Auswahl des kleineren Wertes und Verwenden dieses Wertes als den maximalen Durchfluss (15). Verfahren nach Anspruch 1, wobei in einem Schritt e) mit der Steuereinrichtung (11) anhand des bekannten maximalen Durchflusses (15) für einen Nutzer der Sanitärarmatur (1) eine proportionale Regelung eines durch einen Nutzer regelbaren und über den Auslass (7) ausströmenden Volumenstroms (16) bereitgestellt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 und 2, wobei in Schritt e) mit der Steuereinrichtung (11) anhand des bekannten maximalen Durchflusses (15) ein für den Betriebspunkt (13, 14) über den Auslass (7) ausströmender maximaler Volumenstrom (16) bestimmt wird, der dem maximalen Durchfluss (15) entspricht. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, zumindest umfassend die folgenden Schritte: i) Betreiben der Sanitärarmatur (1) in mindestens einem Betriebspunkt (13, 14) der Sanitärarmatur (1) und Messen oder Bestimmen eines Mischwasservolumenstroms (18) sowie eines Mischwasserdrucks (17) durch die Sensoren (8, 9, 10); ii) Bestimmen der Charakteristik des Auslasswiderstands anhand der in Schritt i) gemessenen Messwerte (12); iii) Hinterlegen der Charakteristik in der Steuereinrichtung (11); wobei die Schritte i) bis iii) zeitlich vor den Schritten a) bis d) an der Sanitärarmatur (1) oder an einer Teilsanitärarmatur (28) mit einer Leitung (29), die den Auslass (7) mit dem starren oder mit dem veränderbaren Auslasswiderstand und der Charakteristik aufweist, durchgeführt werden, wobei die so bestimmte Charakteristik in der Steuereinrichtung (11) der Sanitärarmatur (1) hinterlegt wird. Sanitärarmatur (1), zumindest umfassend eine Warmwasserleitung (2) mit einem ersten Regelventil (3), eine Kaltwasserleitung (4) mit einem zweiten Regelventil (5) sowie eine damit verbundene Mischwasserleitung (6), die einen Auslass (7) mit einem starren oder mit einem veränderbaren Auslasswiderstand und einer bekannten Charakteristik aufweist; weiter umfassend eine Mindestanzahl an Sensoren (8, 9, 10), durch die bestimmte Parameter der Sanitärarmatur (1) messbar sind, sowie eine Steuereinrichtung (11) zur Erfassung und Verarbeitung der von den Sensoren (8, 9, 10) übermittelten Messwerte (12); wobei die Steuereinrichtung (11) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche und damit zur Bestimmung des maximalen Durchflusses (15) geeignet ausgeführt ist.
6. Sanitärarmatur (1) nach Anspruch 5, wobei mit der Steuereinrichtung (11) anhand des bekannten maximalen Durchflusses (15) für den Nutzer der Sanitärarmatur (1) eine proportionale Regelung eines durch den Nutzer regelbaren und über den Auslass (7) ausströmenden Volumenstroms (16) bereitstellbar ist.
7. Sanitärarmatur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 und 6, wobei mit der Steuereinrichtung (11) anhand des bekannten maximalen Durchflusses (15) ein durch den Nutzer einstellbarer und über den Auslass (7) ausströmender maximaler Volumenstrom (16) bestimmbar ist, der dem maximalen Durchfluss (15) entspricht.
8. Sanitärarmatur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, wobei mit der Mindestanzahl von Sensoren (8, 9, 10) zumindest einer der folgenden Parameter-Sets
• Mischwasserdruck (17), Mischwasservolumenstrom (18) sowie Kaltwassertemperatur (19), Warmwassertemperatur (20) und Mischwassertemperatur (21) sowie jeweils eine Kennlinie (22) des ersten Regelventils (3) und des zweiten Regelventils (5); oder
• Kaltwasserdruck (23), Warmwasserdruck (24), Kaltwasservolumenstrom (25), Warmwasservolumenstrom (26), jeweils eine Kennlinie (22) des ersten Regelventils (3) und des zweiten Regelventils (5) sowie o Kaltwassertemperatur (19) und Warmwassertemperatur (20) oder o Mischwassertemperatur (21); oder
• Kaltwasserdruck (23), Warmwasserdruck (24), Mischwasserdruck (17); sowie o Warmwassertemperatur (20), Kaltwassertemperatur (19) sowie jeweils eine Kennlinie (22) des ersten Regelventils (3) und des zweiten Regelventils (5); oder o Mischwassertemperatur (21) sowie jeweils eine Kennlinie (22) des ersten Regelventils (3) und des zweiten Regelventils (5); oder o Mischwasservolumenstrom (18) sowie
■ Mischwassertemperatur (21) sowie jeweils eine Kennlinie (22) des ersten Regelventils (3) und des zweiten Regelventils (5); oder
■ Warmwassertemperatur (20), Kaltwassertemperatur (19), Mischwassertemperatur (21); oder o Kaltwasservolumenstrom (25), Warmwasservolumenstrom (26); sowie
■ Kaltwassertemperatur (19), Warmwassertemperatur (20); oder
■ Mischwassertemperatur (21) messbar und die von den Sensoren (8, 9, 10) übermittelten Messwerte (12) durch die Steuereinrichtung (11) erfassbar und verarbeitbar sind; wobei durch die Steuereinrichtung (11) anhand der von den Sensoren (8, 9, 10) erfassten Messwerte (11) und anhand der bekannten Charakteristik des Auslasswiderstands der maximaler Durchfluss (15) für den Betriebspunkt (13, 14) berechenbar ist. Sanitärarmatur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, wobei die Steuereinrichtung (11) eingerichtet ist, anhand mindestens eines eingestellten Betriebspunkts (13, 14) der Sanitärarmatur die Charakteristik des Auslasswiderstands zu bestimmen, so dass in der Steuereinrichtung (11) für den Auslass (7) mit dem starren oder dem veränderbaren Auslasswiderstand die dann bestimmte und so bekannte Charakteristik hinterlegt ist. Sanitärarmatur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 9, zumindest zusätzlich umfassend eine Anzeigeneinrichtung (27) für den Nutzer, die eine qualitative Darstellung eines von dem Nutzer einstellbaren Volumenstroms (16) in Abhängigkeit von dem maximalen Durchfluss (15) bereitstellt.
PCT/EP2023/079572 2022-11-10 2023-10-24 Verfahren zum betreiben einer sanitärarmatur und sanitärarmatur WO2024099762A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022129751.9 2022-11-10
DE102022129751.9A DE102022129751A1 (de) 2022-11-10 2022-11-10 Verfahren zum Betreiben einer Sanitärarmatur und Sanitärarmatur

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024099762A1 true WO2024099762A1 (de) 2024-05-16

Family

ID=88558473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/079572 WO2024099762A1 (de) 2022-11-10 2023-10-24 Verfahren zum betreiben einer sanitärarmatur und sanitärarmatur

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022129751A1 (de)
WO (1) WO2024099762A1 (de)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070152074A1 (en) * 2004-12-27 2007-07-05 Edgewater Faucet Llc Electronic kitchen dispensing faucet
US20090014469A1 (en) * 2007-07-05 2009-01-15 Aaron Noel Bawcom Controlled liquid supply system
EP2116655A1 (de) * 2008-05-09 2009-11-11 Achim Pohl Elektronisch gesteuerte Armatur
US20150345119A1 (en) * 2014-05-14 2015-12-03 Bristan Group Limited Control system for a shower
WO2016141345A1 (en) * 2015-03-05 2016-09-09 Eva Smart Shower, LLC Systems and methods for controlling water flow
EP3315674A1 (de) * 2016-10-31 2018-05-02 Grohe AG Sanitärarmatur mit einem magnetsensor und verfahren zur erfassung eines wasserverbrauchs einer solchen sanitärarmatur
WO2020219883A1 (en) * 2019-04-24 2020-10-29 Fb Global Plumbing Group Llc Electronic plumbing fixture fitting including measurement system

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9010842D0 (en) 1990-05-15 1990-07-04 Computer Shower Company The Li Fluid flow and temperature control apparatus
DE102019103865A1 (de) 2019-02-15 2020-08-20 Caroma Industries Ltd. Sanitäranlagenmanagementsystem und Sanitäranlagenmanagementverfahren

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070152074A1 (en) * 2004-12-27 2007-07-05 Edgewater Faucet Llc Electronic kitchen dispensing faucet
US20090014469A1 (en) * 2007-07-05 2009-01-15 Aaron Noel Bawcom Controlled liquid supply system
EP2116655A1 (de) * 2008-05-09 2009-11-11 Achim Pohl Elektronisch gesteuerte Armatur
US20150345119A1 (en) * 2014-05-14 2015-12-03 Bristan Group Limited Control system for a shower
WO2016141345A1 (en) * 2015-03-05 2016-09-09 Eva Smart Shower, LLC Systems and methods for controlling water flow
EP3315674A1 (de) * 2016-10-31 2018-05-02 Grohe AG Sanitärarmatur mit einem magnetsensor und verfahren zur erfassung eines wasserverbrauchs einer solchen sanitärarmatur
WO2020219883A1 (en) * 2019-04-24 2020-10-29 Fb Global Plumbing Group Llc Electronic plumbing fixture fitting including measurement system

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022129751A1 (de) 2024-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1293855B1 (de) Verfahren zur Mischwasserbereitung
WO2010081458A2 (de) Elektronisch regelbare mischvorrichtung für leitungswasser
EP3217157B1 (de) Heizkostenverteiler und verfahren zur erfassung der durch einen heizkörper abgegebenen wärmemenge
EP3115518A1 (de) Sanitärarmatur mit zwei ventilen
EP3337931A1 (de) Vorrichtung, system und verfahren zum selbsttätigen spülen mit mehrfachventil
DE102009011132A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Wasserenthärtungsanlage mit Sollwertsteuerung durch eine Wasserentnahmestation
DE3430176A1 (de) Vorrichtung zum mischen von heissem und kaltem wasser
DE102006054131A1 (de) Fluidtechnische Steuerung und Regelung von Druck, Temperatur und Volumen
EP3637216A1 (de) Anordnung und verfahren zur regelung des ausgangs-fliessdrucks einer wasserarmatur
WO2024099762A1 (de) Verfahren zum betreiben einer sanitärarmatur und sanitärarmatur
EP0876643A1 (de) Wasserentnahmesystem
EP1479837A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Warmwasserzulaufs zu einem Behälter
WO2024110207A1 (de) Sanitärarmatur und verfahren zum betreiben einer sanitärarmatur
DE4401637A1 (de) Sanitäre Mischarmatur
DE102008031005B3 (de) Verfahren zum Erzeugen eines Gasstroms und Gasstromerzeugungsvorrichtung
DE102018104571A1 (de) Mischarmatur
DE4303483C2 (de) Regler
EP0493537A1 (de) Kompaktes einfüllgerät für einstellbare mengen brauchwasser
DE2742737C2 (de) Verstopfungsmeßgerät zum automatischen Messen der Dichte oder Konzentration der in einem flüssigen Metall enthaltenen Verunreinigungen
EP1211487B1 (de) Vorrichtung für die Messung und Regelung der Verbrauchswerte von Energieträgerflüssigkeiten
DE102018110439A1 (de) Thermostatkopf
EP3997389A1 (de) Verfahren zur steuerung einer anordnung aus heizungspumpe und drei-wege-mischerventil
WO2020169348A1 (de) Mischventil für eine sanitärarmatur und verfahren zur steuerung eines mischventils
DE102022127269A1 (de) Sanitärarmatur mit elektronischem Durchflussregler
DE102022121470A1 (de) Verfahren zur Erkennung eines Typs einer mit einem Auslass einer Sanitärarmatur verbundenen Abgabeeinrichtung für eine Flüssigkeit und Sanitärarmatur