DK177095B1 - Læksikringssystem til vandforsyning - Google Patents

Abstract

Opfindelsen angår et læksikringssystem til overvågning/sikring af en brugs vandforsyning med koldt vand og cirkulerende varmt vand ved hjælp af et sy stem (1) omfattende mindst én afspærringsventil (2) med tilhørende flow- måler (3) anbragt i brugsvandsforsyningens varmtvandsfremløb (4), og mindst én afspærringsventil (5) med tilhørende flowmåler (6) anbragt i brugs vandsforsyningens varmtvandsreturløb (7), og mindst én afspærringsventil (8) med tilhørende flowmåler (9) anbragt i brugsvandsforsyningens koldtvands fremløb (10), hvilke afspærringsventiler (2,5,8) samt tilhørende flowmålere (3,6,9) er forbundet til en kontrolboks (11), samt en fremgangsmåde til ud øvelse af opfindelsen. Ved dette læksikringssystem og denne fremgangsmåde opnår man løbende at kunne overvåge og sikre brugsvandsforsyningen, og under drifts betingelser, der er hensigtsmæssige til at kunne teste brugs vandsforsyningens tilstand.

Description

1 DK 177095 B1

LÆKSIKRINGSSYSTEM TIL VANDFORSYNING

Den kendte teknik 5 Opfindelsen angår en fremgangsmåde og udstyr til overvågning/sikring af en brugsvandsforsyning for koldt vand og cirkulerende varmt vand ved hjælp af et læksikringssystem.

Fra patentansøgningen US 2008/0295895 kendes et system til overvågning og 10 sikring af en brugsvandsforsyning. Systemet er programmerbart og overvåger udelukkende hovedledningen for koldtvandsforsyningen samt et udvalg af forbrugspunkter i en bygning. Skriftet omhandler ikke overvågning/sikring af en cirkulerende varmtvandsforsyning, eller registrering af det samlede vandforbrug.

15 Fra patentskriftet DK 176459 B1 kendes et system til overvågning/sikring af en tostrenget rørinstallation som f.eks. et fjernvarmeanlæg i en bolig. Såvel fremløb som returløb overvåges, og i tilfælde af et brud eller en læk afspærres rørinstallationen i begge løb. Skriftet omhandler ikke en brugsvandsforsyning eller registrering af det totale vandforbrug.

20

Formålet med opfindelsen

Det er formålet med opfindelsen at anvise et læksikringssystem til overvågning/sikring af en brugsvandsforsyning til f.eks. en lejlighed, hvor rørledningerne 25 til lejligheden afgrenes fra hovedforsyningen, samt et læksikringssystem til ud øvelse af fremgangsmåden.

Dette formål opnås ved et læksikringssystem, som omfatter mindst én afspærringsventil med tilhørende flowmåler anbragt i brugsvandsforsyningens varmt-30 vandsfremløb, og mindst én afspærringsventil med tilhørende flowmåler anbragt i brugsvandsforsyningens varmtvandsreturløb, og mindst én afspærringsventil 2 DK 177095 B1 med tilhørende flowmåler anbragt i brugsvandsforsyningens koldtvandsfremløb, hvilke afspærringsventiler samt tilhørende flowmålere er forbundet til en kontrol-boks.

5 Herved opnås et læksikringssystem, som på baggrund af start og gennemløb af aktionssekvenser kan udføre en række målinger og dataopsamlinger, på basis af hvilke det efterfølgende vurderer afspærringsventilernes tæthed, brugsvandsforsyningens tæthed, behovet for afgivelse af alarmer og for spærring af brugsvandsforsyningen, samt beregner det samlede vandforbrug.

10

Ved hjælp af det i krav 2 omhandlede system opnår man løbende at kunne overvåge og sikre brugsvandsforsyningen, og under driftsbetingelser, der er hensigtsmæssige til at kunne teste brugsvandsforsyningens tilstand.

15 Ved, som omhandlet i krav 3, at kontrolboksen omfatter en kommunikationsport for tilslutning af en ekstern computer, opnås, at styresystemet kan opsættes til en given brugsvandsforsyning.

Ved fremgangsmåden anført i krav 4 opnår man ikke alene at teste ventilernes 20 funktionalitet, men tillige at teste deres tæthed under sådanne betingelser, at utilsigtet skoldning af brugeren er forhindret.

Ved fremgangsmåden anført i krav 5 afgiver styresystemet alarm, hvis antallet af impulser fra en flowmåler overstiger et forvalgt antal impulser, således at fejlen 25 bliver kendt, inden der opstår f.eks. et rørbrud.

Ved fremgangsmåden anført i krav 6 opnår man at teste brugsvandsforsyningens tæthed mindst én gang i døgnet, således at vandspild fra defekte aftapningssteder eller rørsamlinger undgås.

30 3 DK 177095 B1

Ved ifølge fremgangsmåden ifølge krav 7 at kontrollere tætheden mindst én gang i døgnet, såsom ud fra et forvalgt tidspunkt at teste, om ro-periode-kravet er opfyldt, kan der gives alarm og eventuel lukning af afspærringsventilerne, hvis kravet til tæthed ikke er opfyldt.

5

Ved at udforme læksikringssystemet som omhandlet i krav 8 kan systemet ved start og gennemløb af en given aktionssekvens teste ventilernes funktionalitet og tæthed, uden at der er risiko for skoldning, ligesom brugsvandsforsyningens tæthed kan kontrolleres. Det er endvidere muligt at beregne det samlede vandfor-10 brug.

Det er endvidere hensigtsmæssigt, som anført i krav 8, at afspærringsventilerne er motorventiler, og som anført i krav 9, at kontrolboksen omfatter en kommunikationsport for tilslutning af en ekstern computer til opsætning af styresystemet til 15 en given brugsvandsforsyning.

Tegningen I det følgende vil udførelseseksempler af opfindelsen blive forklaret nærmere un-20 der henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et læksikringssystem med tilhørende bestanddele, fig. 2 viser et blokdiagram af styresystemet.

25

Detaljeret beskrivelse af opfindelsen

Et læksikringssystem 1 til overvågning/sikring af en brugsvandsforsyning ifølge opfindelsen er vist på figur 1. Læksikringssystemet omfatter en afspærringsventil 30 2 anbragt i serie med en impulsgivende flowmåler 3 i brugsvandsforsyningens varmtvandsfremløb 4 og en afspærringsventil 5 anbragt i serie med en impuls- . DK 177095 B1 4 givende flowmåler 6 i brugsvandsforsyningens varmtvandsreturløb 7, og en afspærringsventil 8 anbragt i serie med en flowmåler 9 i brugsvandsforsyningens fremløb 10.

5 Afspærringsventilerne 2,5,8 kan antage størrelser fra Vi til 2” og er udrustede med 24 Vac motorer. Systemet kan håndtere flowmålere 3,6,9 med målerstørrelser fra Vz" til 2”.

Såvel afspærringsventilerne 2,5,8 som flowmålerne 3,6,9 er forbundet til en kon-10 trolboks 11, som omfatter et computerbaseret styresystem 18 samt en række ik ke viste komponenter som f.eks. en forplade med flowindikatorer i form af lysdioder med farverne grøn, rød og gul, samt fire trykknapper til valg af ferieforbrug, ubegrænset forbrug, manuel kontrol af ventiler eller reset. Kontrolboksen omfatter yderligere en seriel kommunikationsport.

15

Styresystemet 18 vist på fig. 2 er opbygget omkring en resident monitor 20 med indlagt systemprogram, hvilken residente monitor via en systembus 19 står i forbindelse med en række monitorer 12,13,14,15 og 23, der via et krydsfelt 27 står i forbindelse med flowmålere 3,6,9, et summationsmodul 17 og et differensmodul 20 16, samt diodedrivere 22 og impulsrepetitionsdrivere 26. Endvidere er der via systembussen forbindelse til et antal styrede udgange 24,25, en datalogger 28 samt inputmoduler 29,30,31 for trykknapbetjening, digitale input og eksterne følere henholdsvis.

25 Den residente monitor 20 indeholder systemprogrammet for læksikringssystemet 1, og styresystemet 18 sættes op til opgaven ved hjælp af en ekstern computer.

Med den eksterne computer defineres den grundlæggende systemtype med tilhørende signalføring, d.v.s. der laves forbindelser i krydsfeltet 27 - dels ved hjælp af programinstruktioner, dels ved hjælp af jumpere - af flowsignaler / -ind-30 gange, elementære signalbeskrivelser forvælges, og der udføres grundlæggende parameterindstillinger for alle målere, moduler og overvågninger.

5 DK 177095 B1

Signalerne fra hver af flowmålerne 3,6,9 føres direkte til hver sin tilhørende monitor 12 eller videre via krydsfeltet til andre monitorer 13,14,15 23, aritmetiske moduler 16,17, indikatorer 22 og/eller impulsrepetitionsdrivere 26 afhængig af den valgte grundlæggende systemtype.

5

Monitorerne 12 registrerer og formidler flowsignalerne videre til systembussen, hvorfra de videreføres til den residente monitor 20. Flowsignalerne kan optræde som direkte ubehandlede impulssignaler eller som skalerede signaler f.eks. im-pulser/liter.

10

Monitorerne 13 er sivningsmonitorer, der under afvikling af en given aktionssekvens registrerer og formidler flowsignalerne fra flowmålerne i en forvalgt tidsperiode, hvor det må forventes, at der er ro i brugsvandsforsyningen. Ro-peri-oden kan have en varighed fra 1000 sek. til 3600 sek. En sådan måling fore-15 tages mindst én gang i døgnet. I ro-perioden må sivningsmængden ikke over stige fra 2 til 8 liter. Hvis sivningsmængden ikke kommer under den valgte mængde mindst én gang i døgnet, afgives alarm, og installationen afspærres.

Monitorerne 14 er aftapningstælleværker, der registrerer forbruget af varmt 20 og/eller koldt vand i en enkelt aftapning. Max. aftapningsmængde pr. aftapning kan vælges fra 125 liter til 1000 liter. Overskrides den valgte maksimale mængde, defineres det som et rørbrud, og der gives alarm, og installationen afspærres.

I tilfælde af, at der er behov for en aftapningsmængde større end den valgte 25 grænseværdi, kan funktionen udkobles ved en trykknapkommando fra forpladen.

Perioden med fri aftapning er som standard valgt til en time, men en anden periodetid kan efter ønske indlæses.

Monitorerne 15 er ventilmonitorer, som registrerer og formidler flowsignaler fra 30 de til ventilerne tilhørende flowmålere, hvilke ventiler motioneres under afvikling af en given aktionssekvens. En lukkekommando får via ventilrelæerne 24 venti- 6 DK 177095 B1 lerne 2,5,8 til at lukke, og efter en gangtid registreres flowet gennem ventilerne. Gangtiden er som standard 30 sek., men der kan indstilles en anden værdi.

Et indbygget tæthedskontrolmodul 32 med en tidsforskydning på f.eks. 2 sek.

5 kan monteres, således at varmtvandsventilerne 2,5 lukker før koldtvandsventilen 8, og således at koldtvandsventilen åbner 2 sek. tidligere end varmtvandsventilerne. Med denne forskydning minimeres risikoen for skoldning, hvis en bruger åbner for et blandingsbatteri.

10 Efter at ventilerne er lukkede, registreres flowet gennem ventilerne i en tæthedsmåletid. Tidsperioden kan forvælges til f.eks. 40 sek., men den kan indstilles til en anden værdi. Såfremt antallet af impulser registreret i måletiden overstiger standardniveauet 3, dømmes ventilen utæt, og der gives alarm. Impulsniveauet kan indstilles til en anden værdi.

15 !

Efter endt kontrol af ventilerne åbnes disse igen, og systemet overgår til normal tilstand.

! i

Monitorerne 23 er ledige, men kan kobles til andre målere i specielle tilfælde.

20

Ro-perioden bruges således til at kontrollere tætheden i systemet på basis af indkomne impulser i perioden. I tilfælde af opfyldt kontrol vil tilstandene forblive uforandrede, indtil en fornyet kontrol eventuelt viser, at tæthedskravet ikke er opfyldt.

25

De aritmetiske moduler omfatter et differensmodul 16 og et summationsmodul 17. Modulerne anvendes til løbende beregning af såvel varmtvandsforbruget som koldtvandsforbruget og det samlede vandforbrug. Flowsignalerne fra varmt-vandsfremløbet og varmtvandsreturløbet tilføres henholdsvis +indgangen og -30 indgangen på differensmodulet 16. Signaldifferensen ( varmtvandsforbruget) til føres den ene indgang på summationsmodulet 17 og indgangen på monitoren η DK 177095 B1 13. Flowsignalet fra koldtvandsfremløbet tilføres den anden indgang på summationsmodulet, og udgangssignalet (totalforbruget) tilføres indgangen på monitoren 14. De beregnede værdier kan nu via systembussen tilføres den residente monitor 20 eller dataloggeren 28.

5

Differensmodulet kan desuden korrigere for flowmålernes måletolerancer. I det tilfælde, at der ikke aftappes varmt vand, skulle flowmålerne i princippet give samme signalværdier, og dermed skulle udgangen af differenssignalet vise nul.

10 For at korrigere for forskellene i flowsignalerne korrigeres volumenenhederne af den ene måler.

Det antages, at (+) måleren kører en procentdel hurtigere end (-) måleren, og impulsværdien for (+) måleren modificeres, enten med en fast procentdel eller 15 ved hjælp af en hastighedsafhængig opslagstabel.

Benyttes opslagstabellen, vil differensen indledningsvis være negativ, men efter et antal målinger benyttes den akkumulerede differens til at korrigere tabellens indhold hen imod værdier, som bedre afspejler det sande forhold mellem måler-20 nes visning.

Med tiden reduceres den forvalgte overkorrektion gradvis, indtil målervisningen er optimal.

25 Alle målerne 3,6,9 overvåges permanent, idet målernes tomgangstid, dvs. den tid, hvor der ingen måleraktivitet foregår, registreres. Hvis den registrerede tomgangstid overstiger den indstillede maksimale tomgangstid, gives der alarm, og installationen afspærres, så måleren kan serviceres.

30 Styresystemet overvåger desuden netforsyningen og alle interne spændings forsyninger. Dersom disse fejler, afgives alarm.

8 DK 177095 B1

Modulerne 22 omfatter driverne til de på forpladen anbragte signaldioder. Signaldioderne er tilknyttet hver sin signalkilde. Dioderne anvendes i en opsætning som indikatorer for flowet gennem flowmålerne. Diodefarverne er grøn, gul og 5 rød.

Diodedriveren kan opsættes med en valgt blinkfrekvens ved indlæsning af en skalafaktor, der bestemmer, hvorvidt modulet benytter direkte eller metriske flo-wimpulser, og hvorvidt disse skal skaleres eller ej.

10 Sættes nul som skalafaktor, vælges direkte, uskalerede impulser, dvs. et synligt blink pr impuls fra kilden.

Sættes en positiv skalafaktor n, benyttes metriske impulser (normalt 1/ liter), og 15 der gives et synligt blink for hver n impulser fra kilden.

Sættes en negativ skalafaktor-n, benyttes direkte impulser, og der gives et synligt blink for hver n impulser fra kilden.

20 Muligheden for at reducere blinkfrekvensen er nyttig ved store flowhastigheder, idet blinkfrekvenser over 10 hertz ikke er særligt læsbare.

Blinklængden kan også indstilles, således at tændt-/slukket-forholdet kan bruges til at kompensere for forskelle i lysstyrke.

25

Modulerne 26 er impulsrepetitionsdrivere, som kan tilknyttes hver sin signalkilde. Driverne kan opsættes til at skalere signalerne fra en signalkilde. Signalerne skaleres ved indlæsning af en skalafaktor.

30 Sættes nul som skalafaktor, afgives på udgangen en impuls for hver direkte kil deimpuls.

9 DK 177095 B1 Sættes en positiv skalafaktor n, afgives på udgangen en metrisk impuls for hver n metriske impulser fra kilden (normalt 1 impuls/ liter).

5 Styresystemet omfatter tillige et sandtidsur (RTC) til afvikling af planlagte forløb, såsom prøvning af tæthed i ro-periode eller prøvning af ventilernes tæthed eller ventilmotion. Endvidere tidsstemples alle begivenheder, der tilføres en datalogger 28.

10 Systemet kan via interface ILS-C (31) tilkobles op til to væskefølere, som kan anbringes på særligt følsomme områder, således at systemet kan afspærre installationen og give alarm, hvis der registreres fugt.

15 20

Claims (14)

1. Læksikringssystem til en brugsvandforsyning med koldt vand og cirkulerende varmt vand ved hjælp af et læksikringssystem, kendetegnet ved, at 5 det omfatter mindst én afspærringsventil (2) med tilhørende flowmåler (3) an bragt i brugsvandsforsyningens varmtvandsfremløb (4), og mindst én afspærringsventil (5) med tilhørende flowmåler (6) anbragt i brugsvandsforsyningens varmtvandsreturløb (7), og mindst én afspærringsventil (8) med tilhørende flowmåler (9) anbragt i brugsvandsforsyningens koldtvandsfremløb (10), hvil-10 ke afspærringsventiler (2,5,8) samt tilhørende flowmålere (3,6,9) er forbundet til en kontrolboks (11).

2. Læksikringssystem ifølge krav 1, kendetegnet ved, at systemet er 15 a) et computer-baseret styresystem (18), der omfatter b) mindst én flowmålermonitor (12) forbundet til hver flowmåler (3,6,9) til overvågning/registrering af den enkelte flowmålers impulssignaler, 20 c) mindst én sivningsmonitor (13) forbundet til hver flowmåler (3,6,9) til overvågning/registrering afen mulig sivende vandmængde, d) mindst ét aftapningstælleværk (14) forbundet til hver flowmåler (3,6,9) til overvågning/registrering afen mulig aftapningsmængde. 25 e) et differensmodul (16) og et summationsmodul (17) til beregning af et samlet vandforbrug baseret på impulssignaler fra flowmålerne (3,6,9), f) mindst én ventilmonitor (15) forbundet til hver afspærringsventil (2,5,8) 30 til overvågning/registrering af den enkelte ventils mulige tilstand: åben eller lukket; tæt eller utæt, samt ^ DK 177095 B1 g) en sequenser, der startes af kontrolboksens styresystem (18), og som j udfører - en under hensyntagen til brugsvandsforsyningens driftsbetingelser - given aktionssekvens, hvorunder den kontrol-lerer/overvåger ventilmonitorerne (15), sivningsmonitorerne (13), af-5 tapningstælleværkerne (14) og flowmålermonitorerne (12),

3. Læksikringsssytem ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kontrolboksen (11) tillige omfatter en kommunikationsport for tilslutning af en ekstern computer til opsætning af styresystemet (18) til en given brugsvandforsyning. 10

4. Fremgangsmåde til udøvelse af læksikringssystemet ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at systemet (1) på baggrund af start og gennemløb af aktionssekvenser udfører en række målinger og dataopsamlinger, på basis af hvilke det efterfølgende vurderer afspærringsventilernes tilstand, brugs- 15 vandsforsyningens tæthed, behovet for afgivelse af alarmer og for afspær ring af brugsvandsforsyningen, samt beregner det samlede vandforbrug.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at afspærringsventilernes tilstand under gennemløb af den givne aktionssekvens be- 20 stemmes ved, at a) sequenseren giver lukkekommando for afspærringsventilen (2) i varmtvandsfremløbet (4) og for afspærringsventilen (5) i varmtvands-returløbet (7), og starter ventilernes gangtid, 25 b) sequenseren starter en sikkerhedsforskydningstid, c) sequenseren giver lukkekommando til afspærringsventilen (8) i koldtvandsfremløbet (10) efter udløb af sikkerhedsforskydningstiden, 30 og starter ventilens gangtid, d) efter udløb af gangtiden for alle ventiler starter sequenseren en forvalgt tæthedsmåletid, i hvilken tid alle ventiler holdes lukkede, og

6. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at styresystemet (18) afgiver en alarm, såfremt antallet af impulser fra flowmåleren (3,6,9) overstiger et forvalgt antal impulser, medens den tilhørende ventil er lukket. 15

7. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at brugsvands-systemets tæthed under gennemløb af en given aktionssekvens bestemmes mindst én gang i døgnet.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 7, kendetegnet ved, at styresystemet (18) afgiver alarm og lukker afspærringsventilerne (2,5,8), såfremt antallet af registrerede impulser i den forvalgte ro-periode overstiger en forvalgt grænseværdi.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at det samlede vandfor brug løbende under gennemløb af en given aktionssekvens bestemmes ved, at signalerne fra flowmåler (3) og flowmåler (6) tilføres henholdsvis indgangene (+,-) på differensmodulet (16), og at signalet fra differensmodulets udgang tilføres indgangen på en sivningsmonitor (13) og en 30 indgang på summationsmodulet (17), og at signalet fra flowmåler (9) til føres en indgang på summationsmodulet, og at signalet fra summationsmodulets udgang tilføres et aftapningstælleværk (14).

10. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at styresystemet (18) afgiver alarm og lukker afspærringsventilerne (2,5,8), såfremt aftapnings- ! tælleværket (14) overskrider en given værdi. 5

10 DK 177095 B1

11. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at styresystemet (18) afgiver alarm og lukker afspærringsventilerne (2,5,8), såfremt en flowmå-ler (3,6,9) i et givet tidsrum ingen impulser har afgivet.

12. Fremgangsmåde ifølge krav 11, kendetegnet ved, at styresystemet (18) afgiver alarm og lukker for afspærringsventilerne (2,5,8), såfremt flowmå-leren (3) i varmtvandsfremløbet ingen impulser afgiver samtidig med, at flowmåleren (6) i varmtvandsreturløbet indikerer et større flow end igang-sætningsflowet for flowmåleren (3). 15

12 DK 177095 B1 eventuelle impulser fra de tilhørende flowmålerne (3,6,9) registreres af ventilmonitorerne (15), e) efter udløb af tæthedsmåletiden fjerner sequenseren lukkekomman- 5 doen for afspærringsventilen (8) i koldtvandsfremløbet (10) og starter sikkerhedsforskydningstid, og f) efter udløb af sikkerhedsforskydningstiden fjerner sequenseren lukkekommandoen for afspærringsventilerne (2,5) deaktiverer sig selv og 10 overgår til normal overvågningstilstand.

13. Fremgangsmåde ifølge krav 12, kendetegnet ved, at flowmonitoren (12) og aftapningstælleværkets (14) monitor kan påvirkes ved betjening af en tast eller et eksternt signal således, at monitorernes (12,14) respons kan tilpasses efter forbrugerens tilstedeværelse eller fravær. 20

13 DK 177095 B1

14. Fremgangsmåde ifølge krav 13, kendetegnet ved, at respons for flowmonitoren (12) omfatter accept af fravær af målerimpulser og for aftapningstælleværkets (14) monitor ved en sænkning af alarmtærsklen til en given lav værdi. 25