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Die Erfindung betrifft ein Wassersparsystem für Sanitärarmaturen für unterschiedliche Zapfstellen, wie zum Beispiel Dusche, Badewanne oder Waschbecken, im privaten, kommerziellen und öffentlichen Bereich nach dem Obergriff des Patentanspruches 1.
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Die Hauptfunktion einer Sanitärarmatur besteht darin das kalte und heiße Wasser, welches aus der installierten Wasserleitung zur Verfügung gestellt wird, zu mischen und bedarfsgerecht den Verbraucher zur Verfügung zu stellen. Die eingestellte Wunschtemperatur wird am Anfang des Zapfvorganges in der Regel nicht erreicht, weil das Wasser in der Heißwasserleitung sich in der Zeit der Nichtnutzung abgekühlt hat. Die Länge der Wasserleitung von der Armatur bis zum Wassererhitzer und die Zeitdauer zwischen den Nutzungen beeinflussen die abgekühlte Wassermenge. Der Benutzer lässt häufig vor der eigentlichen Nutzung des Mischwassers das nicht wunschgemäß temperierte Mischwasser ungenutzt in den Ablauf des Sanitärobjektes fließen. Es handelt sich dabei auf der einen Seite um das ökologische Problem des Wassersparens und auf der anderen Seite um ein Komfortproblem, wenn beispielweise beim Duschen am Anfang zu kaltes Wasser aus der Brause kommt und man zu lange auf die wunschgemäße Wassertemperatur warten muss.
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Das Problem ist bekannt und kann beispielsweise durch den Einsatz einer Zirkulationspumpe behoben werden. Dabei wird das heiße Wasser im Leitungssystem für die Warmwasser-Versorgung kontinuierlich umgewälzt. Dazu muss eine separate Rückflussleitung installiert werden. Zusätzlich treten höhere Wärmeverluste und ein weiterer Energiebedarf für die Pumpe auf. Ökologisch und ökonomisch wird mit einem Zirkulationssystem das Problem nicht ausreichend gelöst.
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Aus der Patentschrift
US2012/0118414 ist ein System zum Wassersparen für eine Duscheinrichtung bekannt. Dabei ist zwischen Armatur und Kopfbrause ein temperaturempfindliches 2-Wege-Ventil in Kombination mit einem Rückfluss-Verhinderer installiert. Bei Beginn der Wassernutzung wird automatisch Wasser in den Speichertank geleitet, welches kälter ist als die eingestellte Wunschtemperatur. Nach Erreichen der eingestellten Temperatur wird das Wasser automatisch zur Kopfbrause geleitet. Das Wasser aus dem Speichertank wird anschließend über einen Kanal mit Dosieröffnung in das fließende Wasser zur Kopfbrause geleitet. Die Nachteile des Systems liegen in der Unterbringung und Größe des Speichers und in dem Hygieneproblem durch das Restwasser im Speichertank, sodass eine Trinkwasserqualität nicht gewährleistet ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein universell einsetzbares System zum Wassersparen und zur Erhöhung des Komforts bei unterschiedlichen Wasseranwendungen zu schaffen. Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Die Erfindung beruht auf dem Sachverhalt, dass ein Bypass-Ventil vor dem Sanitär-Absperrventil angeordnet ist. Beim Zufluss von Warmwasser unterhalb einer voreingestellten Temperatur wird im Bypass-Ventil das Wasser in einen anderen Wasserkanal geleitet. Der Schaltvorgang wird manuell oder automatische durch unterschiedliche Technologien, wie beispielsweise hydraulische, elektrische, pneumatische, magnetische Funktionsweise, durchgeführt. Ein elektrisches Bypass-Ventil besteht vorzugsweise aus zwei Magnetventilen, einem Temperatursensor und einer elektronischen Steuerung, die über Kabel und/oder kabellos angesteuert werden kann.
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Das vorgeschaltete Bypass-Ventil soll sicherstellen, dass beim Öffnen der Armatur immer Warmwasser in der gewünschten Temperatur ausläuft. Die Ableitung des abgekühlten Wassers in der Warmwasserleitung erfolgt beim Öffnen der Sanitärarmatur, sodass für den Benutzer eine kurze Wartezeit entsteht. Alternativ kann eine Ableitung zeitversetzt vor dem Öffnen durch den Benutzer erfolgen, sodass beim Öffnen der Armatur sofort Wasser in der gewünschten Temperatur ausfließt. Dies ist mittels unterschiedlichere Technologien möglich, wie beispielweise ein automatisches Öffnen des Ventils aufgrund einer voreingestellte Zeit über eine Zeitschaltuhr oder durch eine elektrisches Signal zum Schalten des Ventils durch einen Sensor an der Tür, am Lichtschalter oder durch anderer elektrische Impulse. Dies bietet besonders bei Hotelbädern große Vorteile bei der Wassereinsparung und einer Komforterhöhung für den Benutzer, da sofort die gewünschte Wassertemperatur zur Verfügung steht.
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Eine einfache technische Lösung ist das manuelle Einschalten mittels eines Schalters, Druckknopfes oder ähnlicher Betätigungselemente direkt am Ventil, welches als einzelnes Modul in oder vor der Wand montiert ist. Als weitere technische Lösung für das Bypass-Ventil ist System bestehende aus zwei Magnetventilen mit elektronischer Steuerung möglich. Die Bedienung des Bypass-Ventils wird bei einer Anbindung an ein Smarthome Netzwerk komfortabler durchgeführt, beispielsweise durch Berührungssensor, Fernbedienung über Smartphone und mittels einer intelligenten Steuerung, die das Benutzerverhalten speichert und auswertet.
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Der Benutzer erkennt die Einstellung des Ventils, in Spar- oder Normalfunktion, anhand einer Anzeige, beispielsweise Farbmarkierungen, Symbole oder Schriftzeichen. Dies ermöglicht den Benutzer je nach Bedarf einfach zwischen den beiden Funktionsarten zu wechseln. Die Rückstellung von der Spar- in die Normalfunktion erfolgt in der Regel automatisch über ein thermostatisches Ventil. Denkbar ist auch einen manuelle Rückstellung durch ein entsprechendes Bedienelement. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein manuelles 2-Wege-Ventil. Das Wassersparsystem ist modular aufgebaut, sodass je nach Bedarf und Installationsgegebenheiten die Module einzeln oder in Kombination verwendet werden können. Das Thermo-Bypass-Ventil, montiert in einem Gehäuse mit einem Zulauf und zwei Abgängen, wird zwischen den Warmwasserzulauf zur Armatur an unterschiedlichen Positionen installiert, ebenso im Gehäuse der Sanitärarmatur, wie auch an den Anschlüssen der Armatur, zum Beispiel S-Anschluss oder Schlauchanschluss. Eine Zugänglichkeit zur Wartung des Ventils sollte geben sein. Das Rücklaufwasser wird über einen entsprechenden Kanal in den vorgesehen Speicher geleitet.
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Das Rücklaufwasser wird je nach Installation unterschiedlich genutzt. Eine einfache technische Lösung ist das Ableiten des Wassers in einen vorhandenen Regenwasser- oder Grauwassertank. Dieses Wasser wird dann in der Regel über eine separate Leitung beispielweise zur Bewässerung, Toilettenspülung oder für die Waschmaschine genutzt. Des Weiteren kann das Wasser in einen Speicher mit integrierter Pumpe geleitet werden. Dieses Wasser wird dann über eine separate Leitung zu ausgewählten Zapfstellen, wie zum Beispiel Toilette, geleitet. Außerdem besteht die Möglichkeit dieses Wasser mittels Pumpe in die normale Trinkwasserleitung innerhalb des Hauses zurück zu führen unter Beachtung der Auflagen des Trinkwasserversorgers. Für die Rückführung vom Bypass-Ventil in die Trinkwasser-Versorgungsleitung wird ein spezielles 2-Wege-Ventil mit Rückfluss-Verhinderer eingesetzt. Der Rückfluss-Verhinderer stellt sicher, dass bei Freischaltung des Rücklaufes kein Wasser in die gegenläufige Wasserleitung erfolgen kann.
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Das Gesamtsystem zum Wasser sparen besteht aus einer Sanitärarmatur, dem Bypass-Ventil, einem Speicher mit oder ohne Pumpe und einem Rückführungsventil. Vorzugsweise werden die einzeln Baugruppen in der Wand installiert oder das Bypass-Ventil ist direkt in der Armatur integriert.
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Bei der Integration in der Armatur wird das Bypass-Ventil zwischen Warmwasseranschluss und Mischeinheit, beispielweise einer manuelle, keramische Mischeinheit oder einer thermostatische Regeleinheit, platziert. Auch in dieser Integration in der Armatur ist ein mechanisches, elektrisches oder automatisches Bypass-.Ventil einsetzbar. Aufgrund des Anschlusses für die Wasser-Rückführung ist eine Unterputzinstallation vorzugweise anzuwenden, da sonst der dritte Wasseranschluss von außen sichtbar ist.
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Das thermische Bypass-Ventil mit elektrischer Ansteuerung bietet die Möglichkeit eine thermische Desinfektion der Wasserleitung bis zur Sanitärarmatur durchzuführen. Dabei wird das System so geschaltet, dass das heiße Wasser über die Rücklaufleitung zurückgeführt wird. Dies bedeutet eine große Erhöhung des Verbrühschutzes für den Benutzer und eine Verringerung des Wasserverbrauchs.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen in schematischer Darstellung:
- 1 eine Sanitärarmatur mit vorgeschalteten Bypass-Ventil
- 2 ein Bypass-Ventil mit nachgeschalteter Speichereinheit mit Pumpe
- 3 ein Rückführungsventil
- 4 das Gesamtsystem einer Sanitärarmatur mit Kaltwasser Rückführung in die Trinkwasserleitung
- 5 das Gesamtsystem einer Sanitärarmatur mit offenen Speicher
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In der 1 ist schematisch ein Bypass-Ventil 1, mit einer Sanitärarmatur 2 gezeigt. Über eine Rohrleitung 8 wird das Warmwasser durch das Bypass-Ventil 1 zum Anschluss an der Armatur 11 geleitet. Die Sanitärarmatur 2 wird über die Kaltwasserleitung 9 mit Wasser versorgt. Das vorgeschaltete Bypass-Ventil soll sicherstellen, dass bei Öffnen der Armatur immer Warmwasser in der eingestellten Temperatur ausläuft. Über ein Betätigungselement 4 kann das Ventil in eine Stellung gebracht werden, in der das zulaufende Wasser 8 nicht zur Sanitärarmatur 2, sondern in eine Wasserrückleitung 10 geleitet wird. Nicht dargestellt sind alternative mechanische und elektrische Systeme zum manuellen und automatischen Umschalten des Ventils. Die Einstellung des Ventils kann außerhalb des Ventilgehäuses 7 erfolgen und die Einstellung ist für den Benutzer erkennbar. Die Rückstellung des Ventils 3 kann über das Betätigungselement 4 oder automatisch mittels eines Temperatursensors 7 und einen entsprechenden Aktors, wie beispielsweise ein Bimetall oder Magnetventile, erfolgen. Das Betätigungselement 4 kann beispielsweise auch mit einer zeitgesteuerten automatischen Schließ- und Öffnungsfunktion ausgestattet sein.
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In der 2 ist das Bypass-Ventil 1 mit einer Speicher-Kombination 17 schematisch dargestellt. Das kalte Rücklaufwasser 10 aus der Warmwasserleitung wird über eine Rohr- oder Schlauchleitung in den Druckwasserspeicher 15 mit Druckausgleichskammer 16 geleitet. Die Größe des Speichers wird entsprechend der Wassermenge des Rücklaufs aus dem Bypass-Ventil 1 und der entnehmbaren Wassermenge aus der Ausgangsleitung 19 ermittelt. Je nach den Druckverhältnissen in dem Warmwasser-System kann auf eine Wasserpumpe 13 in der Speicherkombination verzichtet werden. Über das Ventil 14 wird das Wasser durch die Ausgangsleitung 19 für unterschiedliche Verwendungszwecke, vorzugsweise Bewässerung und Toilettenspülung, entnommen.
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In der 3 ist schematisch ein Rückführungsventil 26 dargestellt. Mit diesem Ventil wird das Rücklaufwasser aus der Ausgangsleitung 19 des Speichers in die Trinkwasserleitung des Kaltwassers 9 eingemischt. In der Normalstellung läuft das Kaltwasser über die Zuleitung 9 durch eine Rückfluss-Sicherung 22 und durch ein 2-Wege-Ventil 21 weiter zu den Sanitärventil 2. Wenn Rücklaufwasser 20 eingespeist werden soll, wird das 2-Wege- Ventil 21 umgeschaltet, sodass das Rücklaufwasser 20 in die Kaltwasserleitung 9 eingespeist wird. Je nach Druckverhältnissen zwischen den beiden Wasserleitungen kann die eingespeiste Wassermenge zwischen 1 und 100 % liegen. Nicht dargestellt ist die Zumischung des Rücklaufwassers über eine Venturidüse. Damit das Zulaufwasser 20 nicht in die Zulaufleitung 9 fließen kann, ist eine automatische Rückfluss-Sicherung 22 eingebaut, welches bei einem Überdruck des Rücklaufwassers die Zuleitung 9 gegen Rückfließen absperrt.
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In 4 ist schematisch das Gesamtsystem einer Sanitärarmatur mit Kaltwasser Rückführung in die Trinkwasserleitung dargestellt. Das Kaltwasser 9 fließt durch das Rückführungsventil 26 zum Kaltwasseranschluss 12 der Sanitärarmatur 2. Das Warmwasser 8 fließt durch das Bypass-Ventil 1 zum Warmwasser-Anschluss 11 der Sanitärarmatur 2. Das abgekühlte Wasser in der Warmwasserleitung 8 wird im Bypass-Ventil 1 mittels des 2-Wege-Ventils 3 umgeleitet in die Wasserrückleitung 10 und dann zur der Speicher-Kombination 17. Das gespeicherte Wasser wird je nach Füllmenge im Tank automatisch und/oder zeitgesteuert über eine Wasserpumpe zum Rückführungsventil 26 geleitet. Das Rückführungsventil sorgt für eine sichere und hygienische Rückführung des Speicherwassers in die Kaltwasserleitung 9, damit das gemischte Wasser 24 problemlos zum Kaltwasser-Anschluss 12 der Sanitärarmatur 2 geleitet werden kann.
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In 5 ist schematisch das Gesamtsystem einer Sanitärarmatur mit Kaltwasser-Rückführung und einem offenen Speicher dargestellt. Das Kaltwasser 9 fließt direkt zum Kaltwasseranschluss 12 der Sanitärarmatur 2. Das Warmwasser 8 fließt durch das Bypass-Ventil 1 zum Warmwasseranschluss 11 der Sanitärarmatur 2. Das abgekühlte Wasser in der Warmwasserleitung 8 wird im Bypass-Ventil 1 mittels des 2-Wege-Ventils 3 umgeleitet in die Wasserrückleitung 10 und dann zur der Speicher-Kombination 28. Dieser offene Wasserspeicher kann mit einem weiteren Zulauf 29, beispielsweise für Regen- und /oder Grauwasser, ausgestattet sein. Über die Abwasserleitung des Mischwassers 30 kann das Wasser mittels eines Absperrventils 31 entnommen werden. Über eine Wasserpumpe zur Druckerhöhung werden weitere Nutzungsmöglichkeiten erschlossen, wie beispielweise zur Bewässerung oder Nutzungen auf einem räumlich höheren Niveau.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bypass-Ventil
- 2
- Sanitärarmatur
- 3
- 2-Wege-Ventil
- 4
- Betätigungselement
- 5
- Temperatursensor
- 6
- Anzeigeelement
- 7
- Ventilgehäuse
- 8
- Warmwasser-Trinkwasser- Zuleitung
- 9
- Kaltwasser Trinkwasser-Zuleitung
- 10
- Wasserrückleitung
- 11
- Warmwasser-Anschluss
- 12
- Kaltwasser-Anschluss
- 13
- Wasserpumpe
- 14
- Ventil
- 15
- Druckwasserspeicher
- 16
- Druckausgleichskammer
- 17
- Speicher-Kombination
- 18
- Gehäuse Speicher
- 19
- Ausgangsleitung- Speicher
- 20
- Rücklaufwasser
- 21
- 2-Wege Ventil Einspeisung
- 22
- Rückfluss-Sicherung
- 24.
- Kaltwasser-Zuleitung mit zugemischten Speicherwasser
- 25.
- Gehäuse
- 26.
- Rückführungsventil
- 27.
- Auslauf der Sanitärarmatur
- 28.
- Pumpe mit offenem Speicher
- 29.
- Zuleitung Regenwasser
- 30.
- Ableitung Mischwasser
- 31.
- Absperrventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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