EP3957860A1 - Kompaktbaueinheit für eine wasserzirkulation - Google Patents

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EP3957860A1
EP3957860A1 EP21186645.4A EP21186645A EP3957860A1 EP 3957860 A1 EP3957860 A1 EP 3957860A1 EP 21186645 A EP21186645 A EP 21186645A EP 3957860 A1 EP3957860 A1 EP 3957860A1
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EP
European Patent Office
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drinking water
unit
centrifugal pump
outlet
compact
Prior art date
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Granted
Application number
EP21186645.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3957860B1 (de
Inventor
Daniel BÜNING
Dr. Martin Oettmeier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wilo SE
Original Assignee
Wilo SE
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Filing date
Publication date
Application filed by Wilo SE filed Critical Wilo SE
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Application granted granted Critical
Publication of EP3957860B1 publication Critical patent/EP3957860B1/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0066—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by changing the speed, e.g. of the driving engine
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B7/00—Water main or service pipe systems
    • E03B7/07—Arrangement of devices, e.g. filters, flow controls, measuring devices, siphons or valves, in the pipe systems
    • E03B7/08—Arrangement of draining devices, e.g. manual shut-off valves

Definitions

  • the invention relates to a compact structural unit for water circulation in a drinking water supply network, which comprises at least one circuit and at least one consumer fed with drinking water from it, having an inlet for receiving drinking water from the circuit, an outlet for conveying drinking water into the circuit and a between the Input and output arranged centrifugal pump unit.
  • Drinking water supply networks in buildings are used to supply consumers in the form of taps such as taps, toilets or showers with cold or warm drinking water.
  • taps such as taps, toilets or showers with cold or warm drinking water.
  • the multiplication of germs in the drinking water must be prevented.
  • water is withdrawn more or less regularly, if necessary also infrequently.
  • the consequence of irregular water withdrawal is stagnant water in the supply lines to the consumers, which in turn promotes contamination with bacteria and viruses. This is a problem, especially in large drinking water networks such as in hospitals, hotels and public buildings.
  • drinking water supply networks are implemented with circuits in which the drinking water is pumped up to the extraction points in the circuit.
  • the guideline VDI DVGW 6023 "Hygiene in drinking water installations" provides for a complete water exchange of the circulating drinking water to take place every 72 hours in order to replace the unused drinking water in the circulation line with fresh, cold drinking water.
  • the water exchange takes place by draining the water from the circulation line into a drain and no longer using it as drinking water.
  • the drinking water temperature for cold drinking water must be kept as cold as possible and at a maximum of 25°C in order to prevent an impermissible multiplication of germs.
  • a structural unit of this type generally has a superordinate control electronics system, optionally arranged externally to the structural unit, to which the sensory and actuator components of the structural unit are connected.
  • a compact unit for water circulation in a drinking water supply network which comprises at least one circuit and at least one consumer fed from it with drinking water, the compact unit having an inlet for receiving drinking water from the circuit, an outlet for pumping drinking water into the circuit Centrifugal pump unit arranged between the inlet and the outlet with a pump unit that conveys the water in the circuit, an electric motor driving it and pump electronics for controlling and regulating the electric motor, and a flushing valve for draining drinking water from the circuit, which is hydraulically connected between the inlet and arranged at the outlet and can be triggered by the pump electronics.
  • the core of the invention is therefore to use an already existing system component, in particular its intelligence and functionality, to comply with hygiene standards in the drinking water supply and thereby to provide a compact unit that is structurally simpler and can be produced more cheaply than comparable units According to the state of the art. There is therefore no need for a higher-level central electronic control system, which controls both the scavenging valve and the centrifugal pump assembly or its pump electronics.
  • a further core aspect of the invention is that the flushing valve, which is part of a flushing unit, is an integral part of the compact unit and is therefore not, as is customary in the prior art, external and apart from that for the circulation used centrifugal pumps or compact units is arranged so that the effort for assembly or installation of the unit is reduced on site.
  • the compact unit according to the invention can be used for both hot water and cold water circulation systems.
  • the compact structural unit is preferably intended for wall mounting.
  • This has the advantage that it does not take up any floor space and can be made considerably smaller and more compact than comparable structural units that are to be set up as intended, since stable housings and substructures can be dispensed with.
  • Wall mounting also has the advantage that it can be arranged at any desired height, in particular at a working height that is comfortable for operating the pump electronics. For this purpose, a standing compact unit would have to have a housing of a corresponding height, which is essentially empty.
  • a further advantage of wall mounting is that the compact unit can be connected directly to the rigid pipes running along the walls.
  • the centrifugal pump unit can be attached to a mounting base that is intended for wall mounting. It is also possible to attach other components of the compact unit to the mounting base.
  • the pump unit, the electric motor, and the pump electronics form a structural unit, with the pump electronics preferably being attached to the outside of the electric motor, in particular to an axial end face.
  • Such centrifugal pump units are generally known.
  • the centrifugal pump assembly according to the invention is specially designed for use in a drinking water circulation system. The structural combination of all centrifugal pump components reduces the effort involved in producing the compact unit.
  • the pump electronics can be installed spatially independently of the electric motor, in particular when removed from the electric motor in the compact structural unit. This has the advantage of being can be arranged at a different point than the pump unit, which allows greater freedom of design in the design of the compact unit and the spatial arrangement of its components.
  • the electronic pump system is intended to activate or energize the electric motor and to control or regulate the electric motor and the pump unit.
  • the pump electronics have a frequency converter and operating software that executes this control or regulation.
  • the pump electronics are additionally equipped with a software component and a switching output which can be controlled by this and to which the flushing valve is connected in terms of control technology.
  • the pump electronics can include a display and control unit.
  • This can have a display for displaying information and at least one control element for making entries.
  • the operating element can be a rotatable and/or depressible knob. Alternatively, it can be a touch-sensitive surface of the display, with additional control elements possibly being present.
  • the display is advantageously a graphic color display.
  • the display and control unit can serve different purposes. For example, it can be set up to accept a manual input of a trigger command for the flushing valve.
  • the display and control unit can also be used in the classic way for configuring the centrifugal pump unit, in the present case in particular for configuring the water circulation. For example, a specific type of control and/or specific values of parameters or limit values can be set.
  • the display and control unit can be used to display information about the drinking water supply network, such as the water temperature or the volume flow of the circulating drinking water.
  • errors or error states can be displayed on the display and control unit. Since the display and control unit is part of the Centrifugal pump unit is, consequently, all the above options are done directly on the centrifugal pump unit.
  • the compact unit can have a housing that at least partially covers the centrifugal pump assembly and the flushing valve, in particular the flushing unit.
  • the inlet and the outlet preferably protrude laterally from the housing, in particular to such an extent that the inlet valve and/or the outlet valve are accessible.
  • the pump electronics preferably protrude through an opening in a wall of the housing of the compact structural unit.
  • the pump electronics are accessible without opening the compact unit, in particular for adjustment purposes.
  • the flushing valve can be arranged between the centrifugal pump assembly and the outlet. This has the advantage that the drinking water flowing out of the circuit and to be separated via the flushing valve flows through the centrifugal pump and can thus be monitored or measured by the centrifugal pump in various ways.
  • the function of the flushing valve can be monitored in this way. If the pump unit has triggered the flushing valve and water, in particular an expected amount of water per unit of time, flows through the centrifugal pump unit, the flushing valve is actually open and functional. If, on the other hand, no water or less than the expected amount of water flows through the centrifugal pump unit per unit of time, the flushing valve is not open or not fully open and is therefore defective.
  • the pump electronics can suitably be set up to monitor the function of the flushing valve. For this purpose, it can be set up, for example, to check after the triggering of the scavenging valve whether the speed of the pump impeller is greater than zero despite the electric motor being switched off.
  • the volume flow can be determined, for example by measurement or calculation from pump variables. Are the volume flow or the speed the same? zero, the pump electronics can be set up to indicate or output an error or a warning message
  • the flushing valve can be arranged between the inlet and the centrifugal pump unit. This has the advantage that the drinking water to be separated via the flushing valve does not flow through the centrifugal pump and the centrifugal pump is therefore not overflowed when the flushing valve is open, i.e. the impeller of the centrifugal pump is not driven by the water that has been drained and flowing in from the circuit and the electric motor is therefore not driven either runs as a generator, which requires special measures to prevent overloading of the frequency converter of the pump electronics.
  • the compact unit can have a non-return valve between the flushing valve and the outlet.
  • the aforementioned alternative embodiment variant has the advantage that the centrifugal pump unit can be used to monitor the backflow preventer, more precisely to check its correct function. If water flows through the centrifugal pump unit when the flushing valve is triggered, the non-return valve is defective.
  • the pump electronics can suitably be set up to monitor the function of the backflow preventer. For this purpose, it can be set up, for example, to check after the triggering of the scavenging valve whether the speed of the pump impeller is greater than zero despite the electric motor being switched off.
  • the volume flow can be determined, e.g. by measurement or calculation from pump sizes. If the volume flow or the speed is greater than zero, the pump electronics can be set up to indicate or issue an error or a warning message.
  • the flushing valve can be a solenoid valve, for example.
  • the flushing unit can have an outlet with a siphon that is open to the atmosphere. This outlet open to the atmosphere prevents a Reinfection from the direction of the outlet. If necessary, the outlet and the siphon can also be integrated in the compact unit in such a way that these components of the flushing unit are also enclosed by a housing of the compact unit.
  • the rinsing unit preferably has a sensor that detects water in a partial area of the rinsing unit, in particular in the siphon, and which is connected to the pump electronics via a corresponding interface.
  • the sensor can be a level sensor.
  • the pump electronics can monitor whether water in the siphon, possibly as a result of a blockage in the drain line, exceeds a certain limit level and the siphon is about to overflow.
  • the pump electronics can be set up to close the flushing valve if water is detected or if the water level is too high, so that the flushing unit does not overflow.
  • the compact structural unit suitably has an inlet valve, which can preferably be actuated manually, downstream of the inlet of the compact structural unit in the direction of flow. More specifically, the inlet valve can be between the inlet and the centrifugal pump unit or between the inlet and the flushing valve. Additionally or alternatively, the compact unit can have a preferably manually operable outlet valve upstream of the outlet of the compact unit in the direction of flow. More specifically, the outlet valve can be between the flushing valve and the outlet, or between the non-return valve and the outlet, or between the centrifugal pump unit and the outlet.
  • the inlet and outlet valves are service valves that can be closed to dismantle a component of the compact unit so that no drinking water flows from the circuit into the compact unit in the event of service.
  • the compact unit can have a central multi-way pipe section which has an inlet connection and at least two outlet connections.
  • the input connection is hydraulically connected to the input of the compact unit. This can be direct or indirect via the centrifugal pump unit take place.
  • the flushing valve is connected to a first of the two output connections.
  • the second of the two output terminals is connected to the output of the compact unit. In one embodiment, this can also be done directly, in another embodiment indirectly, either via the non-return valve, or via the centrifugal pump unit, or via the non-return valve and the centrifugal pump unit.
  • the multi-way pipe section forms a heart and is spatially arranged in a central region of the compact structural unit in order to obtain a particularly compact design.
  • the centrifugal pump unit is arranged spatially above the flushing unit and the outlet is directed to the side in relation to this arrangement.
  • another module such as a drinking water filter or cooling unit (chiller) can be arranged on the side next to the compact unit and connected to its outlet.
  • the outlet is suitably arranged laterally in the center of the compact unit.
  • the compact unit can have a sampling valve. This means that a water sample can be taken directly from the compact unit to examine the water quality.
  • the central multi-way pipe section is cross-shaped, ie a four-way pipe section. It can thus have a third output connection. This has the advantage that the sampling valve can be connected to the third output connection. Thus, no additional 3-way Pipe section can be used to incorporate the sampling valve to the piping in the compact assembly.
  • the centrifugal pump unit preferably has an integrated temperature sensor for determining the temperature of the drinking water flowing through the centrifugal pump unit.
  • a separate temperature sensor therefore does not have to be provided and installed, since the centrifugal pump unit itself forms a temperature sensor.
  • the temperature of the circulating drinking water can be determined by direct measurement or indirectly by measuring another variable such as the motor winding temperature.
  • the pump electronics can have at least one communication interface in order to connect the centrifugal pump unit and consequently the compact unit to a local or global data network such as an intranet, Internet or building automation and to operate and/or query remotely via it.
  • the pump electronics can be set up to receive and execute a remote triggering of the flushing valve.
  • the flush valve can be controlled and triggered via the internet or building automation.
  • This communication interface can be, for example, a web interface or an industrial bus interface such as Modbus or Bacnet.
  • the communication interface can be wired or a radio interface, such as a Bluetooth, NFC, RFID or WLAN interface, etc.
  • a radio interface has the advantage that the centrifugal pump unit or the compact unit can be connected wirelessly to a portable external device such as a smartphone , laptop or tablet can be connected and also operated or queried.
  • the communication interface is usually a combination of hardware and software in order to provide the necessary technical data communication on the one hand and the necessary data processing, in particular protocols, on the other.
  • the communication interface includes a web server to maintain access to the centrifugal pump unit for operation and/or data queries via TCP/IP using a browser.
  • the pump electronics can also have at least one interface for the optional connection of a further sensor.
  • a further sensor can be, for example, a temperature sensor, a volume flow sensor or a differential pressure sensor.
  • an expansion module connected to the compact unit e.g. in the case of a cooling unit its outlet temperature or in the case of a filter the differential pressure across the filter.
  • the sensor signal can be queried via the communication interface, in particular the web interface.
  • the additional sensor can be arranged externally to the centrifugal pump unit. Furthermore, it can be arranged externally to or internally in the compact structural unit.
  • the pump electronics can be set up to issue a warning message, e.g. via the display or the communication interface, if the measured value of the additional sensor (a temperature or a differential pressure) reaches or exceeds a limit value.
  • the additional sensor a temperature or a differential pressure
  • it can, for example, change the operating point of the pump unit, in particular the volume flow delivered, as a function of the sensor signal.
  • the additional sensor can also be arranged at any other point in the drinking water supply network, preferably near a consumer, and can record a temperature, a pressure or a volume flow there. This can be helpful, for example, for hydraulic balancing.
  • an expansion module can be connected to the output.
  • This can be, for example, a cooling unit for cooling or a filter for filtering the drinking water before it is conveyed into the circuit.
  • the mounting base preferably has a mechanical interface for the lateral connection of the expansion module.
  • the extension module can be aligned with the compact unit.
  • the mechanical interface forms a holder for the extension module.
  • the pump electronics can have a switching output for connecting a UV lamp.
  • a UV lamp serves to kill germs and can likewise be part of the compact structural unit or be arranged externally to it.
  • the switching output can be switched by the pump electronics and can be potential-free, for example forming a relay output, or can be used to supply the UV lamp with power that can be switched on and off.
  • the pump electronics are preferably set up to optionally carry out at least one of the following types of control of the centrifugal pump unit: temperature control to keep the drinking water temperature constant, volume flow control to keep the volume flow in the circuit constant and/or pressure control to keep the pressure difference across the circuit constant or proportional control.
  • the temperature is preferably controlled as a function of the temperature sensor inside the pump, alternatively as a function of the external temperature sensor.
  • the pump electronics adapt the speed of the pump unit as a function of the temperature, for example in such a way that the speed is set higher the higher the temperature.
  • the volume flow and pressure control is carried out depending on the volume flow currently being delivered by the centrifugal pump unit and/or the differential pressure built up by it, which is determined by the pump electronics, either by sensors or by calculation.
  • the pump electronics have a non-volatile memory and are set up to document information about the drinking water supply network, in particular the temperature of the drinking water being pumped, the tapping activity at the consumers and/or error states, in the memory. Thus, at any time for the past It can be checked whether the drinking water supply network meets certain hygiene requirements.
  • the centrifugal pump unit and its pump electronics form the brain for controlling the flush valve and for monitoring the drinking water supply network.
  • the centrifugal pump unit acts not only as an actuator, but also as a sensor. It can also monitor an optional expansion module.
  • the temperature of the pumped drinking water can be recorded by the pump electronics via the pump's internal temperature sensor or via the external temperature sensor.
  • the limit value can be 25°C, for example.
  • the tapping activity in the network can be determined by the pump electronics via the operating point of the centrifugal pump unit, since the operating point changes when water is drawn off from the circuit via one of the consumers.
  • the operating point can be defined, for example, by the volume flow and the differential pressure or the electrical power consumption of the electric motor and the volume flow. If water is not drawn from any of the consumers, the operating point of the centrifugal pump unit does not change. A triggering of the flushing valve can occur if this is the case for a period of, for example, 72 hours.
  • the flushing valve is triggered and the drinking water is separated off in a purely time-controlled manner, for example every 72 hours.
  • This condition can be independent of the other conditions in any case be applied to ensure a complete replacement of the circulating water, which may not occur with a tapping activity alone, and which may not occur with a purely temperature-controlled trip in summer because the drinking water is already supplied by the water supplier at a temperature of 16°C or more enters the drinking water supply network.
  • the third condition thus represents a fallback option.
  • the limit value, the time period and/or the interval can be a parameter that can be specified in the pump electronics.
  • the flushing valve While the flushing valve is open, the drinking water is drained from the circuit and fresh, in particular colder, drinking water flows into the circuit, which after a certain time also reaches the compact unit or its centrifugal pump unit.
  • the pump electronics can recognize this point in time when the temperature of the pumped water drops to the temperature of the water supplier.
  • the target temperature may be 20°C.
  • the second condition mentioned makes sense, according to which the flushing valve is switched off when the temperature of the drinking water no longer changes, i.e. to a minimum value has sunk.
  • the flushing can be switched off when a predetermined amount of drinking water or drinking water has been drained for a specific period of time.
  • This amount preferably in [m 3 ], corresponds suitably the volume in the circuit and the period of time it takes to discharge that amount at a given flow rate.
  • the target value, the quantity and/or the period of time can be a parameter that can be specified in the pump electronics. This takes into account the fact that the pump electronics cannot know from the factory how large the drinking water supply network is in which the compact unit is installed.
  • the pump electronics can be set up to independently determine the amount of drinking water to be drained or the period for draining, for example by measuring the time or the amount of water that has flowed through the centrifugal pump during a first flush until the temperature has dropped to the minimum value.
  • FIG 1 illustrates an exemplary drinking water supply network 30 in a schematic representation.
  • the drinking water supply network 30 is supplied with fresh drinking water via a house connection 28 by a water supplier, who supplies the drinking water at a specific temperature and a specific pressure.
  • a main line 29 connects the house connection 28 to a circuit 31 (circulation line) to which several consumers 32 are connected in the form of drinking water extraction points.
  • the tapping points here are, for example, a faucet in a washbasin, a bathtub faucet and a toilet.
  • the circuit consists of several supply and return lines.
  • the main line 29 initially opens into a central supply line 33, from which a first, second and third local supply line 34 branches off and connects the consumers 32 in the manner of a hydraulic series connection.
  • the local flow lines each merge into a local return line 35 .
  • These local return lines 35 open via a circulation valve 37 for hydraulic balancing of the local circuits 34, 35 into a common central return line 36, which in turn opens into a circulation arrangement A with a centrifugal pump unit 2, which conveys the return water back into the main line 29 and thus again feeds into circuit 31.
  • a circulation arrangement A with a centrifugal pump unit 2, which conveys the return water back into the main line 29 and thus again feeds into circuit 31.
  • the circulation arrangement A is in figure 1 represented as a black box, its implementation according to a variant figure 2 displays.
  • the drinking water supply network 30 can have a different hydraulic structure in another variant.
  • the drinking water is fed back into the central flow line, which merges into a central return line at its end, which opens into the circulation arrangement.
  • the lines to the consumers can be pure branch lines, ie without a return line, with a water meter being located at the beginning of the respective branch line to one or more consumers.
  • FIG 2 1 shows a schematic representation of an implementation of the circulation arrangement A by a compact structural unit 1 according to the invention.
  • the circulation arrangement A here comprises a section of the main line 29, the end of which opens into the circuit 31, which is shown here in simplified form by a single pipeline and at the end again into the circulation arrangement A occurs.
  • the compact structural unit 1 has an input 3 for receiving drinking water from the circuit 31 and an output 5 for conveying drinking water into the circuit 31 , the output 5 being connected to the main line 29 .
  • a centrifugal pump unit 2 with a pump unit 2a, an electric motor 2b driving it, and pump electronics 2c for controlling and regulating the electric motor 2b is arranged between the input 3 and the output 5.
  • a flushing valve 7a for draining drinking water from the circuit 31 is also arranged hydraulically between the inlet 3 and the outlet 5, it being between the centrifugal pump unit 2 and the outlet 5 in this embodiment variant. More precisely, it lies between the centrifugal pump unit 2 and a non-return valve 11, which prevents drinking water from flowing back from the main line 29 via the outlet 5 into the compact structural unit.
  • a further non-return valve 11 is also arranged in the main line 29 .
  • the line between the non-return valve 11 of the compact structural unit 1 and the main line 29 is referred to below as the intermediate line 16 .
  • a central element of the compact unit 1 is the multi-way pipe section 10, which in this embodiment variant has three connections and the flushing valve 7a, via which the centrifugal pump unit 2 is connected to the input 4 and via the non-return valve to the output 5. More precisely, it connects the centrifugal pump assembly 2, the flushing valve 7a and the backflow preventer 11 with each other.
  • the centrifugal pump unit 2 has a display and control unit 2d with a display 8, a control element 9 and a radio communication interface. Furthermore, the centrifugal pump assembly 2 includes a temperature sensor 20 for detecting the temperature of the drinking water being pumped, and a volume flow determination device 22. The centrifugal pump assembly 2 is therefore not only an actuator in the form of a pump, but also a sensor component within the compact structural unit 1.
  • the flushing valve 7a is a magnetic valve and is connected to the pump electronics 2c via a control line 13 . In other words, the flushing valve 7a can be triggered by the pump electronics 2c.
  • the centrifugal pump unit 2 pumps the drinking water from the circuit 31 via the non-return valve 11 and the intermediate line 16 to the main line 26 and thus back into the circuit 31.
  • fresh drinking water can only then be fed into the circuit via the main line 29 31 flows when water is removed from the circuit 31, for example by removing one of the consumers 32 or by draining water as a result of an open flush valve 7a.
  • the flushing valve 7a is open, so that the drinking water flows out of the circuit 31 into a free outlet 7b with a siphon 7c. The circuit 31 is thus emptied as far as possible and filled with fresh drinking water flowing in.
  • FIG 3 shows a detailed view of a compact unit 1 according to a first embodiment of the invention in a schematic representation.
  • the centrifugal pump unit 2 is between the input 3 and the Multi-way pipe section 10.
  • the centrifugal pump assembly 2 also consists here of the structural combination of a pump unit 2a, an electric motor 2b driving it, and pump electronics 2c, which is fastened to the electric motor 2b.
  • the pump electronics 2c has a communication interface with which the centrifugal pump assembly 2 and thus the compact structural unit 1 is connected via a communication line 17 to building automation, a local network or the Internet (www). In this way, the centrifugal pump assembly 2 can be remotely controlled and/or remotely queried.
  • the electric motor 2b is designed as a wet rotor, with its rotor rotating in a rotor space filled with the drinking water being pumped.
  • Flow channels between the pump chamber accommodating the impeller and the rotor chamber ensure a continuous flow through the rotor chamber.
  • there is a filter 19 upstream of the centrifugal pump unit 2 in the direction of flow which filters out coarse particles from the drinking water before they can enter the can enter the pump unit 2a.
  • the filter 19 is located between the inlet valve 4 and the pump unit 2a.
  • the multi-way pipe section 10 is cross-shaped here and thus has four connections 10a, 10b, 10c, 10d, between which there is a 90° angle, with the pump unit 2a being connected to an inlet connection 10a of the multi-way pipe section 10.
  • the flushing valve 7a is connected to an opposite first output connection 10b.
  • a second outlet connection 10c goes off on the right-hand side, which is connected to the backflow preventer 11 and leads to the outlet 5 of the compact structural unit 1.
  • a manually operated outlet valve 6 is arranged analogous to the inlet valve 5 .
  • An intermediate line 16 connects the outlet 5 to the main line 29.
  • the multi-way pipe piece 10 On the left-hand side, the multi-way pipe piece 10 has a third outlet connection 10d, on which a sampling valve 18 is arranged. This enables a drinking water sample to be taken for quality tests directly on the compact unit 1 according to the invention.
  • the flushing valve 7a is part of a flushing unit 7, which also includes a free outlet 7b, a siphon 7c and an optional level sensor 7e.
  • the flushing valve 7a is a solenoid valve and has an electromagnetic actuator 7d, which is connected to the pump electronics 2c via a control line 13.
  • the pump electronics 2c can trigger the flushing valve 7a via the control line 13, so that the drinking water in the circuit 31 pours out into the free outlet 7b.
  • the free outlet 7b is open to the atmosphere in order to prevent germs from entering the circuit 31 from the drain or siphon 7c.
  • the level sensor 7e monitors a possible blockage-related overflow of the rinsing unit 7. It is also connected to the pump electronics 2 via a sensor line 14.
  • an expansion module 15 is connected, which can be a cooling unit or a filter, for example.
  • a cooling unit pipe connections can go up or down.
  • the output connection 5 of the compact unit 1 is arranged centrally on the side.
  • the centrifugal pump unit 2 is provided for the drinking water to circulate continuously in the circuit 31 .
  • the centrifugal pump unit 2 can keep its volumetric flow or its head or differential pressure constant, in particular regulate it.
  • the drinking water enters the compact unit 1 via the inlet 3 and flows through the inlet valve 4 and through the filter 19 into the pump assembly 2, which increases the pressure of the drinking water. Since the flushing valve 7 is closed, the drinking water flows from the inlet connection 10a to the second outlet connection 10c of the multi-way pipe section 10 and through the non-return valve 11 and the outlet valve 6 to the outlet 5, from where it flows through the intermediate line 16 to the main line 29 and then again enters circuit 31.
  • a dispensing activity occurs when drinking water is removed from one of the consumers 32 .
  • the pressure in the drinking water supply network and that from the Centrifugal pump unit 2 funded volume flow and fresh drinking water flows from the house connection 28 via the main line 29 into the circuit 31.
  • the centrifugal pump unit 2 has a volume flow or differential pressure determination in the form of a sensor or a sensor in each case, or calculates the volume flow or the differential pressure in a manner known per se.
  • the centrifugal pump unit 2 or its pump electronics 2c is set up to recognize and document every tapping activity at the consumers 32, in particular to store it in a memory, e.g. in the form of an event.
  • the centrifugal pump assembly 2 is set up to trigger the scavenging valve 7a if there has been no dispensing activity for a specific period of time or if there has been no change in the operating point. This period is preferably between 24 and 72 hours. If tapping activity occurs, the centrifugal pump unit 2 begins to wait for the period of time again.
  • the centrifugal pump unit 2 can be set up in addition or as an alternative to the aforementioned tapping activity-dependent flushing criterion, the flushing valve 7a triggered after a certain period of time. This period is 72 hours, for example.
  • the centrifugal pump unit 2 has an internal temperature sensor 20 with which the temperature of the drinking water being pumped is determined. In addition, the centrifugal pump unit documents this temperature by displaying it above the saves time. Advantageously, this can also be used to determine and document the temperature at which the water supplier makes the drinking water available at the domestic water connection 28 by documenting the lowest temperature at the end of a flushing process (approach: the heating of the water during flushing is negligible).
  • the drinking water in the circuit 31 can heat up, as a result of which the formation of germs is accelerated and temperatures that are hygienically impermissible may be reached.
  • This heating process is monitored by the centrifugal pump assembly 2 . It triggers the flushing valve 7a when the temperature of the pumped drinking water reaches or exceeds a limit value, for example 25°C. Since it is possible that this limit value is consistently exceeded at times, particularly in the summer months, it makes sense in this case too if the temperature-dependent flushing criterion is overlaid with the time-dependent flushing criterion, so that flushing takes place every 72 hours.
  • the centrifugal pump assembly 2 closes the flushing valve 7a when the level sensor 7e indicates that a limit level in the siphon 7c has been reached or exceeded, in order to prevent an overflow.
  • the centrifugal pump unit 2 can carry out a valve test in which the flushing valve 7a is triggered briefly, for example for a few seconds, in particular 3 seconds, preferably at midnight.
  • the flushing valve 7a As a result of the flushing valve 7a being triggered, it opens and the drinking water is discharged into the free outlet 7b. Since this is open to the atmosphere, the opening of the flushing valve 7a represents a kind of hydraulic short circuit and the drinking water is separated at the pressure of the water supplier, approx. 2-6 bar, minus the pipe losses in the drinking water network and at maximum speed.
  • a flow reducer can be arranged before or after the flushing valve 7a, which regulates a constant flow, for example 10 l/min, independently of the pressure. Since the drinking water to be separated in the variant according to figure 3 flows through the centrifugal pump unit 2 drives it drives the pump unit 2a like a turbine, so that the electric motor 2b works as a generator.
  • the electric motor is switched off or not energized for the time being.
  • the centrifugal pump unit can monitor the separation or rinsing process. As a result of the monitoring, the centrifugal pump assembly 2 can use a switch-off criterion, so that the amount of water to be separated out for flushing the circuit and thus the economic loss for the unused drinking water is minimal.
  • the centrifugal pump unit 2 waits for this point in time and switches off the flushing valve 7a when the temperature reaches or falls below a target value , eg 20°C. In addition, the centrifugal pump unit switches off the flushing valve 7a when the temperature no longer changes or no longer changes significantly, in other words when it has reached a minimum value.
  • a target value eg 20°C
  • This temperature change-based switch-off criterion is superimposed on the previous temperature-based criterion and ensures that the flushing valve (7a) is also switched off when the temperature of the drinking water supplied by the water supplier is above the target value. The water consumption for flushing is still minimal.
  • the flushing valve 7a can be switched off when a predetermined quantity of drinking water in liters or cubic meters or drinking water has been drained for a certain period of time. These criteria can also be used either in addition to or as an alternative to the aforementioned criteria. Since the centrifugal pump unit 2 determines its currently delivered volume flow via the volume flow determination 22, it can act as a water meter by multiplying the volume flow over time from the time the flushing valve is triggered. The centrifugal pump unit 2 then switches off the flushing valve 7a when the predetermined amount of drinking water has flowed through it.
  • the target value, the quantity and/or the time period is a parameter that can be specified in the pump electronics. This takes into account the fact that the pump electronics cannot know from the factory how large the drinking water supply network is in which the compact unit is installed. However, provision is made for the pump electronics to be set up to independently determine the amount of drinking water to be drained or the period for draining. This is achieved by measuring the time or the amount of water that has flowed through the centrifugal pump during the first flush until the temperature has dropped to the minimum value. The amount of water then present or the time that has elapsed up to that point can then be stored as parameters for a quantity-based or time-based switch-off criterion in the pump electronics 2c.
  • the centrifugal pump assembly 2 can detect the hydraulic short circuit that occurs as a result of the opening of the scavenging valve 7a by a change in its operating point. From this, the centrifugal pump unit can recognize the proper functionality of the flushing valve 7a. If the electric motor is not energized during this time, the proper functionality of the flushing valve can be recognized by the fact that the pump speed is greater than zero because water flows through the pump unit 2a and drives its impeller. Conversely, this means that the centrifugal pump unit 2 can or does conclude that the scavenging valve 7a is defective if, after the scavenging valve 7a has been triggered, the expected operating point change or positive pump speed is not present despite the engine being switched off. The centrifugal pump unit 2 then outputs an error message, for example via the display 8 or the communication interface.
  • the additional temperature sensor 21a downstream of the backflow preventer 11 in the direction of flow enables the pump electronics 2c to detect the state of the flushing valve 7a at any time. This makes sense above all if it does not trigger the flushing valve 7a itself.
  • the pump electronics 2c evaluates the temperature measured by the additional temperature sensor 21a by comparing it with the temperature measured itself. If the temperature measured by the additional temperature sensor 21a remains constant while the temperature measured by the temperature sensor 20 inside the pump falls, the flushing valve 7a is obviously open and flushing is taking place (flushing operation). Are the if both temperatures are the same, circulation takes place (circulation mode).
  • the pump electronics 2c can even indicate a fault in the Recognize flushing valve 7a. If the temperatures remain the same after the flushing valve 7a has been triggered, it is closed incorrectly. If the temperatures are different in the circulation mode, water obviously flows out via the flushing valve 7a, ie it is incorrectly opened. In all cases, the status, in particular an error condition of the flushing valve 7a, can be indicated by the pump electronics 2c on the display 8, reported via the communication interface and/or stored in the pump electronics 2c so that it can be remotely queried.
  • An external sensor 21b is arranged in the expansion module 15 and is also connected to the pump electronics 2c via a sensor line 14 .
  • the electronic pump system 2 is thus able to monitor the expansion module 15 with regard to the measurement variable recorded.
  • the expansion module 15 is a refrigeration unit
  • the external sensor 21b can be a temperature sensor that detects the temperature at the outlet of the refrigeration unit.
  • the centrifugal pump unit 2 can be set up to carry out a temperature control based on this temperature.
  • an error or warning message can be generated by the centrifugal pump unit 2 and displayed on the display 8 or sent via the communication line 17 to indicate an error in the cooling unit.
  • the external sensor 21b can be a differential pressure sensor, which detects the pressure drop across the filter and thus indicates its degree of contamination.
  • the centrifugal pump unit 2 can be set up to adapt its regulation based on this differential pressure, for example to increase the delivery head with increasing differential pressure in order to keep the speed of the circulating drinking water constant.
  • an error or warning message can be generated by the centrifugal pump assembly 2 and displayed on the display 8 or sent via the communication line 17 to indicate maintenance or replacement of the filter.
  • FIG 4 shows another embodiment of a compact unit according to the invention 1. It differs from the variant in figure 3 is that the centrifugal pump unit 2 is not in the direction of flow in front of but behind the flushing valve 7a, ie is not arranged on the input side but on the output side. In other words, the scavenging valve 7a is not arranged between the centrifugal pump assembly 2 and the outlet 5, but rather between the inlet 3 and the centrifugal pump assembly 2.
  • This arrangement has the advantage that the centrifugal pump unit 2 does not overflow during flushing operation, ie it is driven like a turbine by the drinking water to be separated. This is because the water in the intermediate line 16 remains dormant during flushing. There is therefore no risk of overloading the intermediate circuit of the frequency converter. Monitoring of the rinsing process is only possible to a limited extent.
  • an additional temperature sensor 21a must be used between the input and the scavenging valve 7a.
  • the centrifugal pump unit 2 cannot act as a water meter here.
  • centrifugal pump unit 2 detects a flow during the scavenging activity, for example a speed not equal to zero despite the electric motor 2b not being energized, a defect in the non-return valve 11 is concluded.
  • the centrifugal pump unit 2 then outputs an error message, for example via the display 8 or the communication interface.
  • Figures 5 to 7 show constructive configurations of variants of compact units according to the invention 1. How figure 5 can be seen, all the components of the compact units 1 are arranged in a housing 1a.
  • the inlet 3 protrudes in the top center and the outlet 5 in the center on the right, each in the form of a connection piece, protrudes from the housing 1a.
  • At the The bottom center of the siphon 7c is led out of the housing 1a.
  • An electrical supply line 12 for supplying the centrifugal pump unit 2 with electrical current is led into the housing 1a from below.
  • the pump electronics 2c has a display and control unit 2d with a display 8 and a control element 9 in the form of a rotary pushbutton.
  • the housing 1a is removed so that the view of a mounting base 1b provided for wall mounting is free, to which the hydraulic components are mechanically fastened via pipe clamps.
  • the variant in figure 6 only has an inlet valve 4 in the form of a manually operable shut-off valve, but no outlet valve 6 .
  • the multi-way pipe section 10 here has only three connections and is T-shaped, since no sampling valve 18 is provided.
  • the following components are in a line, viewed from top to bottom: inlet 3, inlet valve 4, centrifugal pump unit 2, multi-way pipe section 10 with its inlet connection 10a, the second outlet connection 10c on the right-hand side and the first outlet connection 10b, flushing valve 10a, a pipe, free outlet 7b and siphon 7c.
  • the backflow preventer 11 is connected to the second outlet connection 7c, which branches off to the right, and is connected to a pipeline, the end of which forms the outlet 5.
  • figure 7 shows another variant with removed housing 1a. It differs from the variant in figure 6 essentially in that there is also the outlet valve 6 as well as the sampling valve 18, so that the multi-way pipe section has four ports and is cruciform with identical angles between the ports.
  • the inlet and outlet valves 4, 6 protrude beyond the mounting plate 1b, so that they are also accessible when the housing is mounted.
  • the mounting plate 1b has a slightly different shape and the supply line 12 is inserted into the compact unit 1 at the bottom right and is next to the communication line 17.
  • the invention also includes any changes, alterations or modifications of exemplary embodiments which have the exchange, addition, alteration or omission of elements, components, method steps, values or information as their subject matter, as long as the basic idea according to the invention is retained, regardless of whether the change, alteration, or modifications improves or degrades an embodiment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kompaktbaueinheit (1) für eine Wasserzirkulation in einem Trinkwasserversorgungsnetzwerk (30), das wenigstens einen Kreislauf (31) und wenigstens einen daraus mit Trinkwasser gespeisten Verbraucher (32) umfasst, aufweisend- einen Eingang (3) zur Aufnahme von Trinkwasser aus dem Kreislauf (31),- einen Ausgang (5) zur Förderung von Trinkwasser in den Kreislauf und- ein zwischen dem Eingang (3) und dem Ausgang (5) angeordnetes Kreiselpumpenaggregat (2) mit einer Pumpeneinheit (2a), einem diese antreibenden Elektromotor (2b) und einer Pumpenelektronik (2c) zur Steuerung und Regelung des Elektromotors (2b),wobei ein von der Pumpenelektronik (2c) auslösbares Spülventil (7a) zum Ablassen von Trinkwasser aus dem Kreislauf (31), das hydraulisch zwischen dem Eingang (3) und dem Ausgang (5) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kompaktbaueinheit für eine Wasserzirkulation in einem Trinkwasserversorgungsnetzwerk, das wenigstens einen Kreislauf und wenigstens einen daraus mit Trinkwasser gespeisten Verbraucher umfasst, aufweisend einen Eingang zur Aufnahme von Trinkwasser aus dem Kreislauf, einen Ausgang zur Förderung von Trinkwasser in den Kreislauf und ein zwischen dem Eingang und dem Ausgang angeordnetes Kreiselpumpenaggregat.
  • Trinkwasserversorgungsnetzwerke in Gebäuden dienen der Versorgung von Verbrauchern in Gestalt von Zapfstellen wie Wasserhähnen, Toiletten oder Duschen mit kaltem oder warmen Trinkwasser. Um das Lebensmittel "Trinkwasser" hygienisch sicher bereitzustellen, muss eine Vermehrung der Keime im Trinkwasser ausgeschlossen werden. Je nachdem, um welchen Verbraucher es sich handelt, wie häufig die Räumlichkeiten, in dem sich der Verbraucher befindet, genutzt werden und in welchem Teil des Gebäudes sie sich befinden, erfolgt eine Wasserentnahme mehr oder weniger regelmäßig, gegebenenfalls auch selten. Die Folge einer unregelmäßigen Wasserentnahme ist Stagnationswasser in den Zulaufleitungen zu den Verbrauchern, was wiederum eine Verkeimung mit Bakterien und Viren begünstigt. Dies ist gerade bei großen Trinkwassernetzwerken wie in Krankenhäusern, Hotels und öffentlichen Gebäuden ein Problem. Zur Verbesserung der Trinkwasserqualität, werden Trinkwasserversorgungsnetzwerke mit Kreisläufen realisiert, in denen das Trinkwasser bis zu den Entnahmestellen im Kreislauf gefördert wird.
  • Neben baulichen Anforderungen zur Vermeidung von Stagnation sowie Materialvorgaben gibt es betriebliche Anforderungen an die Trinkwassertemperatur und den Wasseraustausch. So ist beispielsweise in der Richtlinie VDI DVGW 6023 "Hygiene in Trinkwasserinstallationen" vorgesehen, dass alle 72 Stunden ein vollständiger Wasseraustausch des zirkulierenden Trinkwassers erfolgt, um in der Zirkulationsleitung befindliches, ungenutztes Trinkwasser durch frisches, kaltes Trinkwasser zu ersetzen. Der Wasseraustausch erfolgt, indem das Wasser der Zirkulationsleitung in einen Abfluss abgelassen und nicht mehr als Trinkwasser verwendet wird.
  • Die Trinkwassertemperatur bei kaltem Trinkwasser muss gemäß der Richtlinie VDI DVGW 6023 "Hygiene in Trinkwasserinstallationen" möglichst kalt und maximal 25° C einhalten, um eine unzulässige Vermehrung von Keimen zu verhindern.
  • Für warmes Trinkwasser gibt es ebenfalls Temperaturvorgaben, um eine unzulässige Vermehrung von Keimen zu verhindern, allerdings als Mindesttemperaturen, wie dies im Arbeitsblatt DVGW W511 beschrieben ist.
  • In beiden Fällen, d.h. für "Trinkwasser kalt" und "Trinkwasser warm", hilft eine Installation, die mit einem Kreislauf, d.h. als Zirkulation ausgeführt ist. Punktuelle Wärmeeinträge bzw. -verluste führen dann nicht direkt zu unzulässigen Temperaturen, sondern verteilen sich auf den gesamten zirkulierten Wasserinhalt und verändern die Wassertemperatur nur wenig. Auf diese Weise werden unzulässige Temperaturbereiche und eine Vermehrung der Keime im Trinkwasser vermieden.
  • Der Forderung nach einer Trinkwasserzirkulation, insbesondere im Kaltwassernetzwerk, unter Einhaltung von Hygienestandards wird im Markt durch die Anordnung einzeln zu montierender und zu verbindender Komponenten wie Kreiselpumpe, Ventile, Rohrstücke, Sensoren, Spüleinheit, Kühlaggregat, Filter etc. nachgekommen. Daneben sind auch fertige Kompaktbaueinheiten bekannt, die zumindest einige der genannten Einzelkomponenten in einer Baueinheit vereinigen, so dass diese im Gebäude lediglich aufgestellt und angeschlossen werden muss. Eine Baueinheit dieser Art besitzt in der Regel eine übergeordnete, gegebenenfalls extern zur Baueinheit angeordnete Steuerungselektronik, an welche die sensorischen und aktorischen Komponenten der Baueinheit angeschlossen sind.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kompaktbaueinheit nach dem Stand der Technik zu verbessern, insbesondere kompakter zu bauen und Synergien der Einzelkomponenten zu nutzen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Kompaktbaueinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend angesprochen.
  • Erfindungsgemäß wird eine Kompaktbaueinheit für eine Wasserzirkulation in einem Trinkwasserversorgungsnetzwerk vorgeschlagen, das wenigstens einen Kreislauf und wenigstens einen daraus mit Trinkwasser gespeisten Verbraucher umfasst, wobei die Kompaktbaueinheit einen Eingang zur Aufnahme von Trinkwasser aus dem Kreislauf, einen Ausgang zur Förderung von Trinkwasser in den Kreislauf, ein zwischen dem Eingang und dem Ausgang angeordnetes Kreiselpumpenaggregat mit einer Pumpeneinheit, die das Wasser im Kreislauf fördert, einem diese antreibenden Elektromotor und einer Pumpenelektronik zur Steuerung und Regelung des Elektromotors, und ein Spülventil zum Ablassen von Trinkwasser aus dem Kreislauf, das hydraulisch zwischen dem Eingang und dem Ausgang angeordnet und von der Pumpenelektronik auslösbar ist.
  • Kern der Erfindung ist es somit, eine bereits vorhandene Systemkomponente, insbesondere deren Intelligenz und Funktionalität, bei der Einhaltung von Hygienestandards in der Trinkwasserversorgung zu nutzen und dadurch eine Kompaktbaueinheit zur Verfügung zu stellen, die konstruktiv einfacher ist und preiswerter hergestellt werden kann, als vergleichbare Baueinheiten nach dem Stand der Technik. Auf eine übergeordnete zentrale Steuerelektronik, die sowohl das Spülventil als auch das Kreiselpumpenaggregat respektive deren Pumpenelektronik ansteuert, kann somit verzichtet werden.
  • Ein weiterer Kernaspekt der Erfindung besteht darin, dass das Spülventil, das Teil einer Spüleinheit ist, integraler Bestandteil der Kompaktbaueinheit ist, und somit nicht wie im Stand der Technik üblich, extern und abseits der für die Zirkulation verwendeten Kreiselpumpen oder kompakter Baueinheiten angeordnet ist, so dass sich der Aufwand für die Montage oder Aufstellung der Baueinheit vor Ort reduziert.
  • Die erfindungsgemäße Kompaktbaueinheit kann sowohl für Warmwasser- als auch für Kaltwasserzirkulationssysteme verwendet werden.
  • Vorzugsweise ist die Kompaktbaueinheit bestimmungsgemäß für eine Wandmontage vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass es keine Stellfläche einnimmt und erheblich kleiner und kompakter ausgeführt werden kann, als vergleichbare, bestimmungsgemäß aufzustellende Baueinheiten, da auf standsichere Gehäuse und Unterkonstruktionen verzichtet werden kann. Eine Wandmontage hat ferner den Vorteil, dass es auf einer beliebigen Höhe angeordnet werden kann, insbesondere auf einer für eine Bedienung der Pumpenelektronik angenehme Arbeitshöhe. Eine stehende Kompaktbaueinheit müsste hierzu ein Gehäuse entsprechender Höhe aufweisen, das im Wesentlichen leer ist. Ein weiterer Vorteil einer Wandmontage besteht darin, dass die Kompaktbaueinheit direkt mit den auf den Wänden entlang verlaufenden starren Rohrleitungen verbunden werden kann. Für eine einfache Wandmontage kann das Kreiselpumpenaggregat auf einer Montagebasis befestigt sein, die bestimmungsgemäß für die Wandmontage vorgesehen ist. Es ist ferner möglich, weitere Komponenten der Kompaktbaueinheit auf der Montagebasis zu befestigen.
  • Gemäß einer Ausführungsvariante bilden die Pumpeneinheit, der Elektromotor die Pumpenelektronik baulich eine Einheit, wobei die Pumpenelektronik vorzugsweise außen am Elektromotor, insbesondere an einer axialen Stirnseite befestigt ist. Derartige Kreiselpumpenaggregate sind allgemein bekannt. Jedoch ist das erfindungsgemäße Kreiselpumpenaggregat speziell für die Anwendung in einem Trinkwasserzirkulationssystem eingerichtet. Durch die bauliche Vereinigung aller Kreiselpumpenkomponenten ist der Aufwand für die Herstellung der Kompaktbaueinheit reduziert.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante kann die Pumpenelektronik räumlich unabhängig vom Elektromotor, insbesondere im vom Elektromotor abgenommenen Zustand in der Kompaktbaueinheit eingebaut sein. Dies hat den Vorteil, dass sie an einer anderen Stelle als die Pumpeneinheit angeordnet werden kann, was einen größeren Gestaltungsspielraum beim Design der Kompaktbaueinheit und der räumlichen Anordnung ihrer Komponenten lässt.
  • In jedem Fall ist die Pumpenelektronik bestimmungsgemäß dafür vorgesehen, den Elektromotor anzusteuern bzw. zu bestromen sowie eine Steuerung oder Regelung des Elektromotors sowie der Pumpeneinheit auszuführen. Die Pumpenelektronik besitzt hierfür einen Frequenzumrichter und eine Betriebssoftware, die diese Steuerung oder Regelung ausführt. Erfindungsgemäß ist die Pumpenelektronik zusätzlich mit einer Softwarekomponente und einem von dieser ansteuerbaren Schaltausgang ausgerüstet, mit dem das Spülventil steuerungstechnisch verbunden ist.
  • Um Einstellungen direkt an der Kompaktbaueinheit vornehmen zu können, kann die Pumpenelektronik eine Anzeige- und Bedieneinheit umfassen. Diese kann ein Display zur Anzeige von Informationen und wenigstens ein Bedienelement aufweisen, um Eingaben zu tätigen. Das Bedienelement kann ein drehbarer und/ oder drückbarer Knopf sein. Es kann alternativ eine berührungssensitive Oberfläche des Displays sein, wobei gegebenenfalls zusätzliche Bedienelemente vorhanden sein können. Vorteilhafterweise ist das Display ein grafisches Farbdisplay.
  • Die Anzeige- und Bedieneinheit kann unterschiedlichen Zwecken dienen. Beispielsweise kann sie eingerichtet sein, eine manuelle Eingabe eines Auslösebefehls für das Spülventil entgegenzunehmen. Die Anzeige- und Bedieneinheit kann auch in klassischer Weise zur Konfiguration des Kreiselpumpenaggregats, im vorliegenden Fall insbesondere zur Konfiguration für die Wasserzirkulation dienen. So können beispielsweise eine bestimmte Regelungsart und/ oder bestimmte Werte von Parametern oder Grenzwerten eingestellt werden. Weiter alternativ kann die Anzeige- und Bedieneinheit zur Wiedergabe von Informationen über das Trinkwasserversorgungsnetzwerk dienen, wie beispielsweise die Wassertemperatur oder der Volumenstrom des zirkulierenden Trinkwassers. Des Weiteren können Fehler oder Fehlerzustände an der Anzeige- und Bedieneinheit angezeigt werden. Da die Anzeige- und Bedieneinheit Teil des Kreiselpumpenaggregats ist, erfolgen folglich alle vorgenannten Möglichkeiten direkt am Kreiselpumpenaggregat.
  • Um ihre Komponenten zu schützen, kann die Kompaktbaueinheit ein Gehäuse aufweisen, das das Kreiselpumpenaggregat und das Spülventil, insbesondere die Spüleinheit, jeweils zumindest teilweise gemeinsam abdeckt. Vorzugsweise ragen der Eingang und der Ausgang seitlich des Gehäuses hervor, insbesondere soweit, dass das Eingangsventil und/ oder das Ausgangsventil zugänglich sind.
  • Vorzugsweise ragt die Pumpenelektronik durch eine Öffnung in einer Wand des Gehäuses der Kompaktbaueinheit hervor. Somit ist die Pumpenelektronik ohne die Kompaktbaueinheit zu öffnen zugänglich, insbesondere für eine Bedienung zwecks Einstellung.
  • In einer Ausführungsvariante kann das Spülventil zwischen dem Kreiselpumpenaggregat und dem Ausgang angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass das über das Spülventil abzuscheidende, aus dem Kreislauf nachfließende Trinkwasser durch die Kreiselpumpe strömt und somit auf verschiedene Weise von der Kreiselpumpe überwacht oder vermessen werden kann.
  • Des Weiteren kann auf diese Weise eine Funktionsüberwachung des Spülventils erfolgen. Hat die Pumpeneinheit das Spülventil ausgelöst und fließt Wasser, insbesondere eine erwartete Wassermenge pro Zeit durch das Kreiselpumpenaggregat, ist das Spülventil tatsächlich geöffnet und funktionsfähig. Fließt dagegen kein Wasser oder weniger als die erwartete Wassermenge pro Zeit durch das Kreiselpumpenaggregat, ist das Spülventil nicht oder nicht ganz geöffnet und damit defekt.
  • Geeigneterweise kann die Pumpenelektronik eingerichtet sein, eine Funktionsüberwachung des Spülventils durchzuführen. Hierzu kann sie beispielsweise eingerichtet sein, nach der Auslösung des Spülventils zu prüfen, ob die Drehzahl des Pumpenlaufrades trotz abgeschaltetem Elektromotor größer null ist. Alternativ kann der Volumenstrom bestimmt werden, z.B. messtechnisch oder rechnerisch aus Pumpengrößen. Sind der Volumenstrom oder die Drehzahl gleich null, kann die Pumpenelektronik eingerichtet sein, einen Fehlerfall oder eine Warnmeldung an- oder ausgeben
  • In einer alternativen Ausführungsvariante kann das Spülventil zwischen dem Eingang und dem Kreiselpumpenaggregat angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass das über das Spülventil abzuscheidende Trinkwasser nicht durch die Kreiselpumpe strömt und die Kreiselpumpe somit bei geöffnetem Spülventil nicht überströmt wird, d.h. das Laufrad der Kreiselpumpe vom abgelassenen und aus dem Kreislauf nachströmenden Wassers nicht angetrieben wird und der Elektromotor somit auch nicht generatorisch läuft, was zur Verhinderung einer Überlastung des Frequenzumrichters der Pumpenelektronik besondere Maßnahmen erfordert.
  • Um in der vorgenannten Ausführungsvariante zu vermeiden, dass bei geöffnetem Spülventil frisches Trinkwasser über den Ausgang in die Kompaktbaueinheit einströmt und ebenfalls über das Spülventil abgeschieden wird, kann die Kompaktbaueinheit zwischen dem Spülventil und dem Ausgang einen Rückflussverhinderer aufweisen.
  • Die vorgenannte alternative Ausführungsvariante hat in diesem Fall den Vorteil, dass das Kreiselpumpenaggregat zur Überwachung des Rückflussverhinderers, genauer gesagt zur Überprüfung seiner korrekten Funktion verwendet werden kann. Fließt bei ausgelöstem Spülventil Wasser durch das Kreiselpumpenaggregat, ist der Rückflussverhinderer defekt. Geeigneterweise kann die Pumpenelektronik eingerichtet sein, eine Funktionsüberwachung des Rückflussverhinderers durchzuführen. Hierzu kann sie beispielsweise eingerichtet sein, nach der Auslösung des Spülventils zu prüfen, ob die Drehzahl des Pumpenlaufrades trotz abgeschaltetem Elektromotor größer null ist. Alternativ kann der Volumenstrom bestimmt werden, z.B. messtechnisch oder rechnerisch aus Pumpengrößen. Sind der Volumenstrom oder die Drehzahl größer null, kann die Pumpenelektronik eingerichtet sein, einen Fehlerfall oder eine Warnmeldung an- oder ausgeben.
  • Bei dem Spülventil kann es sich beispielsweise um ein Magnetventil handeln. In einer Ausführungsvariante kann die Spüleinheit einen zur Atmosphäre hin offenen Auslauf mit einem Siphon aufweist. Dieser atmosphärenoffene Auslauf verhindert eine Rückverkeimung aus Richtung des Auslaufs. Gegebenenfalls können der Auslauf und der Siphon ebenfalls in der Kompaktbaueinheit integriert sein, und zwar derart, dass diese Komponenten der Spüleinheit von einem Gehäuse der Kompaktbaueinheit mitumschlossen werden.
  • Vorzugsweise weist die Spüleinheit einen Wasser in einem Teilbereich der Spüleinheit, insbesondere in dem Siphon detektierenden Sensor auf, der mit der Pumpenelektronik über eine entsprechende Schnittstelle verbunden ist. Beispielsweise kann der Sensor ein Pegelsensor sein. So kann die Pumpenelektronik überwachen, ob Wasser im Siphon, möglicherweise in Folge einer Verstopfung der Abflussleitung, einen bestimmten Grenzpegel überschreitet und der Siphon droht überzulaufen. Die Pumpenelektronik kann eingerichtet sein, im Falle detektierten Wassers bzw. einem zu hohen Wasserpegel das Spülventil zu schließen, damit die Spüleinheit nicht überläuft.
  • Geeigneterweise weist die Kompaktbaueinheit ein vorzugsweise manuell betätigbares Eingangsventil in Strömungsrichtung hinter dem Eingang der Kompaktbaueinheit auf. Genauer gesagt kann das Eingangsventil zwischen dem Eingang und dem Kreiselpumpenaggregat oder zwischen dem Eingang und dem Spülventil liegen. Zusätzlich oder alternativ kann die Kompaktbaueinheit ein vorzugsweise manuell betätigbares Ausgangsventil in Strömungsrichtung vor dem Ausgang der Kompaktbaueinheit aufweisen. Genauer gesagt kann das Ausgangsventil zwischen dem Spülventil und dem Ausgang, oder zwischen dem Rückflussverhinderer und dem Ausgang oder zwischen dem Kreiselpumpenaggregat und dem Ausgang liegen. Bei dem Eingangs- und Ausgangsventil handelt es sich um Service-Ventile, die zur Demontage einer Komponente der Kompaktbaueinheit geschlossen werden können, damit im Servicefall kein Trinkwasser aus dem Kreislauf in die Kompaktbaueinheit strömt.
  • Um die einzelnen Komponenten der Kompaktbaueinheit miteinander hydraulisch zu verbinden, kann die Kompaktbaueinheit ein zentrales Mehrwege-Rohrstück aufweisen, das einen Eingangsanschluss und wenigstens zwei Ausgangsanschlüsse aufweist. Der Eingangsanschluss ist hydraulisch mit dem Eingang der Kompaktbaueinheit verbunden. Dies kann direkt oder indirekt über das Kreiselpumpenaggregat erfolgen. An einen ersten der beiden Ausgangsanschlüsse ist das Spülventil angeschlossen. Und der zweite der beiden Ausgangsanschlüsse ist mit dem Ausgang der Kompaktbaueinheit verbunden. Dies kann in einer Ausführungsvariante ebenfalls direkt, in einer anderen Ausführungsvariante indirekt entweder über den Rückflussverhinderer, oder über das Kreiselpumpenaggregat oder über den Rückflussverhinderer und dem Kreiselpumpenaggregat, erfolgen. Das Mehrwege-Rohrstück bildet baulich ein Herzstück und ist zum Erhalt einer besonders kompakten Bauform räumlich in einem mittleren Bereich der Kompaktbaueinheit angeordnet.
  • Zur Kompaktheit der erfindungsgemäßen Kompaktbaueinheit trägt es ferner zu, wenn ihr Eingang nach oben gerichtet ist, das Kreiselpumpenaggregat räumlich oberhalb der Spüleinheit angeordnet ist und der Ausgang bezogen auf diese Anordnung zur Seite gerichtet ist. Dies hat außerdem den Vorteil, dass ein weiteres Modul, wie beispielsweise ein Trinkwasserfilter oder Kühlaggregat (Chiller), seitlich neben der Kompaktbaueinheit angeordnet und an deren Ausgang angeschlossen werden kann.
  • Geeigneterweise ist der Ausgang seitlich mittig an der Kompaktbaueinheit angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass ein an den Ausgang angeschlossenes weiteres Aggregat wie z.B. ein Chiller, wahlweise in einer auf oben und unten bezogenen Normalorientierung und einer hierzu kopfüber liegenden Orientierung (upside down) montiert werden kann, ohne hierzu baulich verändert werden zu müssen.
  • In einer Ausführungsvariante kann die Kompaktbaueinheit ein Probenentnahmeventil aufweisen. Somit ist die Entnahme einer Wasserprobe zur Untersuchung der Wasserqualität direkt an der Kompaktbaueinheit möglich.
  • Ideal ist es, wenn das zentrale Mehrwege-Rohrstück kreuzförmig ist, d.h. ein Vierwege-Rohrstück ist. So kann es einen dritten Ausgangsanschluss aufweisen. Dies hat zum Vorteil, dass das Probenentnahmeventil an den dritten Ausgangsanschluss angeschlossen sein kann. Somit muss kein zusätzliches 3-Wege Rohrstück verwendet werden, um das Probenentnahmeventil an die Verrohrung in der Kompaktbaueinheit einzugliedern.
  • Vorzugsweise weist das Kreiselpumpenaggregat einen integrierten Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur des durch das Kreiselpumpenaggregat strömenden Trinkwassers auf. Somit muss kein separater Temperatursensor vorgesehen und montiert, da das Kreiselpumpenaggregat selbst einen Temperatursensor bildet. Die Bestimmung der Temperatur des zirkulierenden Trinkwassers kann durch direktes Messen erfolgen oder indirekt durch Messen einer anderen Größe wie z.B. der Motorwicklungstemperatur.
  • In einer Ausführungsvariante kann die Pumpenelektronik wenigstens eine Kommunikationsschnittstelle aufweisen, um das Kreiselpumpenaggregat und folglich die Kompaktbaueinheit beispielsweise an ein lokales oder globales Datennetzwerk wie ein Intranet, Internet oder eine Gebäudeautomation anzuschließen und darüber fernzubedienen und/ oder fernabzufragen. Insbesondere kann die Pumpenelektronik eingerichtet sein, eine Fernauslösung des Spülventils zu empfangen und auszuführen. Mit anderen Worten kann das Spülventil über das Internet oder die Gebäudeautomation angesteuert und ausgelöst werden. Bei dieser Kommunikationsschnittstelle kann es sich z.B. um ein Webinterface oder eine industrielle Bus-Schnittstelle wie z.B. Modbus oder Bacnet handeln.
  • Außerdem kann die Kommunikationsschnittstelle kabelgebunden oder eine Funkschnittstelle sein, wie z.B. eine Bluetooth-, NFC-, RFID- oder WLAN-Schnittstelle etc. Eine solche Funkschnittstelle hat den Vorteil, dass das Kreiselpumpenaggregat respektive die Kompaktbaueinheit kabellos mit einem tragbaren externen Gerät wie z.B. einem Smartphone, Laptop oder Tablet verbunden und ebenfalls bedient oder abgefragt werden kann.
  • Bei der Kommunikationsschnittstelle handelt es sich üblicherweise um eine Kombination aus Hardware und Software, um einerseits die nötige datentechnische Kommunikation und andererseits die nötige Datenverarbeitung insbesondere Protokolle bereitzustellen. Vorzugsweise beinhaltet die Kommunikationsschnittstelle einen Webserver, um einen Zugrifft auf das Kreiselpumpenaggregat zur Bedienung und/ oder Datenabfrage über TCP/IP mit Hilfe eines Browsers zu halten.
  • Die Pumpenelektronik kann außerdem wenigstens eine Schnittstelle zum optionalen Anschließen eines weiteren Sensors aufweisen. Ein solcher weiterer Sensor kann z.B. ein Temperatursensor, ein Volumenstromsensor oder ein Differenzdrucksensor sein. Dies ermöglicht beispielsweise ein an die Kompaktbaueinheit angeschlossenes Erweiterungsmodul zu überwachen, z.B. im Falle eines Kühlaggregats dessen Ausgangstemperatur oder im Falle eines Filters den Differenzdruck über dem Filter. Ferner kann nicht nur eine Überwachung über die Schnittstelle für den weiteren Sensor, sondern zusätzlich auch eine geeignete Maßnahme in Reaktion auf das Sensorsignal von der Pumpenelektronik getroffen werden. Ferner kann das Sensorsignal über die Kommunikationsschnittstelle, insbesondere das Webinterface abfragbar sein. Der weitere Sensor kann extern zum Kreiselpumpenaggregat angeordnet sein. Er kann ferner extern zu oder intern in der Kompaktbaueinheit angeordnet sein.
  • Beispielsweise kann die Pumpenelektronik eingerichtet sein, eine Warnmeldung auszugeben, z.B. über das Display oder die Kommunikationsschnittstelle, wenn der Messwert des weiteren Sensors (eine Temperatur oder ein Differenzdruck) einen Grenzwert erreicht oder überschreitet. Alternativ kann sie beispielsweise den Arbeitspunkt der Pumpeneinheit, insbesondere den geförderten Volumenstrom in Abhängigkeit des Sensorsignals ändern.
  • Der weitere Sensor kann auch an irgendeiner anderen Stelle im Trinkwasserversorgungsnetzwerk angeordnet sein, vorzugsweise nahe eines Verbrauchers, und dort eine Temperatur, einen Druck oder einen Volumenstrom erfassen. Dies kann beispielswiese für einen hydraulischen Abgleich hilfreich sein.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann an den Ausgang ein Erweiterungsmodul angeschlossen sein. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Kühlaggregat zur Kühlung oder einen Filter zur Filterung des Trinkwassers vor dessen Förderung in den Kreislauf handeln.
  • Vorzugsweise weist die Montagebasis eine mechanische Schnittstelle zur seitlichen Anbindung des Erweiterungsmoduls auf. Somit kann das Erweiterungsmodul an der Kompaktbaueinheit ausgerichtet werden. Gleichzeitig bildet die mechanische Schnittstelle eine Halterung für das Erweiterungsmodul.
  • Die Pumpenelektronik kann in einer Ausführungsvariante einen Schaltausgang zum Anschließen einer UV-Lampe aufweisen. Eine solche UV-Lampe dient der Abtötung von Keimen und kann ebenfalls Bestandteil der Kompaktbaueinheit oder extern zu dieser angeordnet sein. Der Schaltausgang ist von der Pumpenelektronik schaltbar und kann potentialfrei sein, beispielsweise einen Relaisausgang bilden, oder zur an- und abschaltbaren Spannungsversorgung der UV-Lampe dienen.
  • Vorzugsweise ist die Pumpenelektronik eingerichtet, wenigstens eine der nachfolgenden Regelungsarten des Kreiselpumpenaggregats wahlweise auszuführen, eine Temperaturregelung zur Konstanthaltung der Trinkwassertemperatur, eine Volumenstromregelung zur Konstanthaltung des Volumenstroms im Kreislauf und/ oder eine Druckregelung zur Konstanthaltung oder Proportionalregelung der Druckdifferenz über dem Kreislauf. Die Temperaturregelung erfolgt bevorzugt in Abhängigkeit des pumpeninternen Temperatursensors, alternativ in Abhängigkeit des externen Temperatursensors. Dabei passt die Pumpenelektronik die Drehzahl der Pumpeneinheit in Abhängigkeit der Temperatur an, beispielsweise derart, dass die Drehzahl umso höher eingestellt wird, je höher die Temperatur ist.
  • Die Volumenstrom- und Druckregelung erfolgt in Abhängigkeit des aktuell von dem Kreiselpumpenaggregat geförderten Volumenstroms und/ oder dem von ihm aufgebauten Differenzdrucks, welchen die Pumpenelektronik bestimmt, entweder sensorisch oder rechnerisch.
  • Es ist von Vorteil, wenn die Pumpenelektronik einen nichtflüchtigen Speicher aufweist und eingerichtet ist, Informationen über das Trinkwasserversorgungsnetzwerk, insbesondere die Temperatur des geförderten Trinkwassers, die Zapfaktivität bei den Verbrauchern und/ oder Fehlerzustände, in dem Speicher zu dokumentieren. Somit kann jederzeit für die Vergangenheit überprüft werden, ob das Trinkwasserversorgungsnetzwerk bestimmte Hygieneanforderungen erfüllt.
  • In der Kompaktbaueinheit bildet das Kreiselpumpenaggregat respektive ihre Pumpenelektronik das Gehirn zur Steuerung des Spülventils und zur Überwachung des Trinkwasserversorgungsnetzwerks. Dabei wirkt das Kreiselpumpenaggregat nicht nur als Aktor, sondern auch als Sensor. Ferner kann es auch ein optionales Erweiterungsmodul überwachen.
  • Vorzugsweise ist die Pumpenelektronik eingerichtet, das Spülventil auszulösen, wenn zumindest eine der folgenden, von der Pumpenelektronik überwachten Bedingungen erfüllt ist:
    • Temperatur des geförderten Trinkwassers steigt über einen Grenzwert, oder
    • für einen vorbestimmten Zeitraum wurde keine Zapfaktivität im Trinkwasserversorgungsnetzwerk festgestellt, oder
    • das Ende eines zeitlichen Intervalls ist erreicht.
  • Die Temperatur des geförderten Trinkwassers kann von der Pumpenelektronik über den pumpeninternen Temperatursensor oder über den externen Temperatursensor erfasst werden. Der Grenzwert kann beispielsweise 25°C betragen.
  • Die Zapfaktivität im Netzwerk kann von der Pumpenelektronik über den Betriebspunkt des Kreiselpumpenaggregats ermittelt werden, da sich der Betriebspunkt ändert, wenn über einen der Verbraucher Wasser aus dem Kreislauf abgezogen wird. Der Betriebspunkt kann beispielsweise durch den Volumenstrom und den Differenzdruck oder die elektrische Leistungsaufnahme des Elektromotors und den Volumenstrom definiert sein. Wird an keinem der Verbraucher Wasser entnommen, ändert sich folglich auch der Betriebspunkt des Kreiselpumpenaggregats nicht. Eine Auslösung des Spülventils kann erfolgen, wenn dies für einen Zeitraum von beispielsweise 72 Stunden der Fall ist.
  • Gemäß der dritten Bedingung erfolgt die Auslösung des Spülventils bzw. die Abscheidung des Trinkwassers rein zeitgesteuert, beispielswiese alle 72 Stunden. Diese Bedingung kann unabhängig von den anderen Bedingungen in jedem Fall angewendet werden, um einen vollständigen Austausch des zirkulierenden Wassers zu gewährleisten, der durch eine Zapfaktivität allein möglicherweise nicht stattfindet, und der bei einer rein temperaturgesteuerten Auslösung im Sommer möglicherweise nicht stattfindet, weil das Trinkwasser bereits vom Wasserversorger mit einer Temperatur von 16°C oder mehr in das Trinkwasserversorgungsnetzwerk eintritt. Die dritte Bedingung stellt somit eine Rückfalloption dar.
  • In einer Ausführungsvariante kann es sich bei dem Grenzwert, dem Zeitraum und/ oder dem Intervall um einen in der Pumpenelektronik vorgebbaren Parameter handeln.
  • Vorzugsweise ist die Pumpenelektronik eingerichtet, das geöffnete Spülventil zu schließen, wenn zumindest eine der folgenden, von der Pumpenelektronik überwachten Bedingungen erfüllt ist:
    • die Temperatur des geförderten Trinkwassers sinkt unter einen Zielwert, oder
    • die Temperatur des geförderten Trinkwassers ändert sich nicht mehr, oder
    • eine vorbestimmte Menge an Trinkwasser ist abgelassen worden, oder
    • es ist für einen vorbestimmten Zeitraum gespült worden.
  • Während das Spülventil geöffnet ist, wird das Trinkwasser aus dem Kreislauf abgelassen und es strömt frisches, insbesondere kälteres Trinkwasser in den Kreislauf nach, das nach einer gewissen Zeit auch die Kompaktbaueinheit bzw. deren Kreiselpumpenaggregat erreicht. Die Pumpenelektronik kann diesen Zeitpunkt daran erkennen, dass die Temperatur des geförderten Wassers auf die Temperatur des Wasserversorgers sinkt. Beispielsweise kann der Zielwert für die Temperatur 20°C sein. Da jedoch die Möglichkeit besteht, insbesondere in den Sommermonaten, dass die vom Versorger gelieferte Trinkwassertemperatur über dem Zielwert liegt, ist die zweite genannte Bedingung sinnvoll, wonach die Abschaltung des Spülventils erfolgt, wenn sich die Temperatur des Trinkwassers nicht mehr ändert, d.h. auf einen Minimalwert gesunken ist.
  • Alternativ kann eine Abschaltung der Spülung dann erfolgen, wenn eine vorbestimmte Menge an Trinkwasser oder für einen bestimmten Zeitraum Trinkwasser abgelassen worden ist. Diese Menge, vorzugsweise in [m3], entspricht geeigneterweise dem Volumen im Kreislauf und der Zeitraum derjenigen Dauer, die das Ablassen dieser Menge bei einem bestimmten Volumenstrom erfordert.
  • In einer Ausführungsvariante kann es sich bei dem Zielwert, der Menge und/ oder dem Zeitraum um einen in der Pumpenelektronik vorgebbaren Parameter handeln. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass die Pumpenelektronik werksseitig nicht wissen kann, wie groß das Trinkwasserversorgungsnetzwerk ist, in der die Kompaktbaueinheit verbaut wird. Alternativ kann die Pumpenelektronik eingerichtet sein, die Menge abzulassenden Trinkwassers oder den Zeitraum für das Ablassen selbständig zu ermitteln, beispielsweise indem bei einer ersten Spülung die Zeit oder die durch die Kreiselpumpe geflossene Wassermenge gemessen wird, bis die Temperatur auf den Minimalwert gesunken ist.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Figuren erläutert. Bei den Figuren behalten identische oder funktionsgleiche Elemente von Figur zu Figur dasselbe Bezugszeichen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass im Rahmen der vorliegenden Beschreibung die Begriffe "aufweisen", "umfassen" oder "beinhalten" keinesfalls das Vorhandensein weiterer Merkmale ausschließen. Ferner schließt die Verwendung des unbestimmten Artikels bei einem Gegenstand nicht dessen Plural aus.
  • Es zeigen:
    • Figur 1:
    ein beispielhaftes Trinkwasserversorgungsnetzwerk einem Kreislauf und einer zentralen Zirkulationsanordnung
    Figur 2:
    eine beispielhafte Implementierungsvariante der zentralen Zirkulationsanordnung nach Figur 1 gemäß der Erfindung
    Figur 3:
    eine erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Kompaktbaueinheit
    Figur 4:
    eine zweite Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Kompaktbaueinheit
    Figur 5:
    eine erfindungsgemäße Kompaktbaueinheit mit Gehäuses von vorn
    Figur 6:
    eine erste erfindungsgemäße Kompaktbaueinheit mit abgenommenem Gehäuse
    Figur 7:
    eine zweite erfindungsgemäße Kompaktbaueinheit mit abgenommenem Gehäuse
  • Figur 1 veranschaulicht ein beispielhaftes Trinkwasserversorgungsnetzwerk 30 in schematischer Darstellung. Das Trinkwasserversorgungsnetzwerk 30 wird über einen Hausanschluss 28 von einem Wasserversorger mit frischem Trinkwasser versorgt, der das Trinkwasser mit einer bestimmen Temperatur und einem bestimmten Druck liefert. Eine Hauptleitung 29 verbindet den Hausanschluss 28 mit einem Kreislauf 31 (Zirkulationsleitung), an den mehrerer Verbraucher 32 in Gestalt von Trinkwasserentnahmestellen angeschlossen sind. Die Entnahmestellen sind hier beispielhaft ein Wasserhahn eines Waschbeckens, eine Badewannenarmatur und eine Toilette. Der Kreislauf besteht in diesem Beispiel aus mehreren Vor- und Rücklaufleitungen. So mündet die Hauptleitung 29 zunächst in eine zentrale Vorlaufleitung 33, von der eine erste, zweite und dritte lokale Vorlaufleitung 34 abgeht und die Verbraucher 32 in der Art einer hydraulischen Reihenschaltung verbindet. Am Ende des letzten Verbrauchers 32 der Reihe gehen die lokalen Vorlaufleitungen jeweils in eine lokale Rücklaufleitung 35 über. Diese lokalen Rücklaufleitungen 35 münden über ein Zirkulationsventil 37 für einen hydraulischen Abgleich der lokalen Kreisläufe 34, 35 in eine gemeinsame zentralen Rücklaufleitung 36, welche ihrerseits in eine Zirkulationsanordnung A mit einem Kreiselpumpenaggregat 2 mündet, welches das Rücklaufwasser wieder in die Hauptleitung 29 fördert und damit wieder in den Kreislauf 31 einspeist. Auf diese Weise wird das Trinkwasser kontinuierlich bis zu den Verbrauchern 32 umgewälzt, so dass in den einzelnen Rohrleitungen 33, 34, 35, 36 ein unzulässiger Wärmeeintrag minimiert wird. Die Zirkulationsanordnung A ist in Figur 1 als Blackbox dargestellt, deren Implementierung gemäß einer Variante Figur 2 zeigt.
  • Es sei angemerkt, dass das Trinkwasserversorgungsnetzwerk 30 in einer anderen Variante eine andere hydraulische Struktur aufweisen kann. So kann beispielsweise ein zentraler Kreislauf vorliegen, von dem aus über einen Strömungsteiler Trinkwasser in eine lokale Vorlaufleitung zu den Verbrauchern und vom letzten Verbraucher über eine lokale Rücklaufleitung wieder zurück zum Strömungsteiler strömt. Über diesen wird das Trinkwasser wieder in die zentrale Vorlaufleitung eingespeist, welche an ihrem Ende in eine zentrale Rücklaufleitung übergeht, die in die Zirkulationsanordnung mündet. Gemäß einer weiteren Variante können die Leitungen zu den Verbrauchern reine Stichleitungen, d.h. ohne Rücklaufleitung sein, wobei ein Wasserzähler am Anfang der jeweiligen Stichleitung zu einem oder mehreren Verbrauchern liegt.
  • Figur 2 veranschaulicht in schematischer Darstellung eine Implementierung der Zirkulationsanordnung A durch eine erfindungsgemäße Kompaktbaueinheit 1. Die Zirkulationsanordnung A umfasst hier einen Abschnitt der Hauptleitung 29, deren Ende in den Kreislauf 31 mündet, welcher hier vereinfacht durch eine einzige Rohrleitung dargestellt ist und am Ende wiederum in die Zirkulationsanordnung A eintritt.
  • Die Kompaktbaueinheit 1 weist einen Eingang 3 zur Aufnahme von Trinkwasser aus dem Kreislauf 31 und einen Ausgang 5 zur Förderung von Trinkwasser in den Kreislauf 31 auf, wobei der Ausgang 5 mit der Hauptleitung 29 verbunden ist. Zwischen dem Eingang 3 und dem Ausgang 5 ist ein Kreiselpumpenaggregat 2 mit einer Pumpeneinheit 2a, einem diese antreibenden Elektromotor 2b und einer Pumpenelektronik 2c zur Steuerung und Regelung des Elektromotors 2b angeordnet. Des Weiteren ist auch ein Spülventil 7a zum Ablassen von Trinkwasser aus dem Kreislauf 31 hydraulisch zwischen dem Eingang 3 und dem Ausgang 5 angeordnet, wobei es in dieser Ausführungsvariante zwischen dem Kreiselpumpenaggregat 2 und dem Ausgang 5 liegt. Genauer gesagt, liegt es zwischen dem Kreiselpumpenaggregat 2 und einem Rückflussverhinderer 11, der eine Rückströmung von Trinkwasser von der Hauptleitung 29 über den Ausgang 5 in die Kompaktbaueinheit verhindert.
  • Ein weiterer Rückflussverhinderer 11 ist außerdem in der Hauptleitung 29 angeordnet. Die Leitung zwischen dem Rückflussverhinderer 11 der Kompaktbaueinheit 1 und der Hauptleitung 29 wird nachfolgend als Zwischenleitung 16 bezeichnet.
  • Ein zentrales Element der Kompaktbaueinheit 1 bildet das Mehrwege-Rohrstück 10, das in dieser Ausführungsvariante drei Anschlüsse aufweist und das Spülventil 7a über das das Kreiselpumpenaggregat 2 mit dem Eingang 4 und über den Rückflussverhinderer mit dem Ausgang 5 verbindet. Genauer betrachtet, verbindet es also das Kreiselpumpenaggregat 2, das Spülventil 7a und den Rückflussverhinderer 11 miteinander.
  • Zwischen dem Kreiselpumpenaggregat s und dem Eingang 4 ist ein manuell betätigbares Eingangsventil 4 angeordnet, dass bei Bedarf abgesperrt werden kann.
  • Das Kreiselpumpenaggregat 2 besitzt eine Anzeige- und Bedieneinheit 2d mit einem Display 8, einem Bedienelement 9, und einer Funkkommunikationsschnittstelle. Ferner beinhaltet das Kreiselpumpenaggregat 2 einen Temperatursensor 20 zur Erfassung der Temperatur des geförderten Trinkwassers, und eine Volumenstrombestimmung 22. Somit ist das Kreiselpumpenaggregat 2 nicht nur ein Aktor in Gestalt einer Pumpe, sondern auch eine Sensorkomponente innerhalb der Kompaktbaueinheit 1.
  • Das Spülventil 7a ist ein Magnetventil und über eine Steuerleitung 13 mit der Pumpenelektronik 2c verbunden. Mit anderen Worten ist das Spülventil 7a von der Pumpenelektronik 2c auslösbar. Im geschlossenen Zustand des Spülventils 7a fördert das Kreiselpumpenaggregat 2 das Trinkwasser vom Kreislauf 31 über den Rückflussverhinderer 11 und die Zwischenleitung 16 zur Hauptleitung 26 und damit wieder in den Kreislauf 31. Es sei angemerkt, dass frisches Trinkwasser nur dann über die Hauptleitung 29 in den Kreislauf 31 nachströmt, wenn Wasser aus dem Kreislauf 31 entfernt wird, z.B. durch eine Entnahme an einem der Verbraucher 32 oder durch Ablassen von Wasser infolge eines geöffneten Spülventils 7a. Im ausgelösten Zustand ist das Spülventil 7a geöffnet, so dass das Trinkwasser aus dem Kreislauf 31 in einen freien Auslauf 7b mit Siphon 7c fließt. Der Kreislauf 31 wird somit weitestgehend geleert und mit nachströmenden, frischen Trinkwasser gefüllt.
  • Figur 3 zeigt eine detailliertere Ansicht einer Kompaktbaueinheit 1 gemäß einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung in schematischer Darstellung. Wie in Figur 2 dargestellt, liegt das Kreiselpumpenaggregat 2 zwischen dem Eingang 3 und dem Mehrwege-Rohrstück 10. Das Kreiselpumpenaggregat 2 besteht auch hier aus der baulichen Vereinigung einer Pumpeneinheit 2a, einem diese antreibenden Elektromotor 2b und einer Pumpenelektronik 2c, die am Elektromotor 2b befestigt ist. Die Pumpenelektronik 2c weist eine Kommunikationsschnittstelle auf, mit der das Kreiselpumpenaggregat 2 und somit die Kompaktbaueinheit 1 über eine Kommunikationsleitung 17 mit einer Gebäudeautomation, einem lokalen Netzwert oder dem Internet (www) verbunden ist. Das Kreiselpumpenaggregat 2 kann auf diese Weise fernbedient und/oder fernabgefragt werden.
  • Der Elektromotor 2b ist als Nassläufer ausgeführt, wobei sein Rotor in einem mit dem geförderten Trinkwasser gefüllten Rotorraum dreht. Strömungskanäle zwischen der das Laufrad aufnehmenden Pumpenkammer und dem Rotorraum sorgen für eine kontinuierliche Durchströmung des Rotorraums. Um zu verhindern, dass sich diese Strömungskanäle zusetzen und der Rotorraum infolgedessen nicht mehr ausreichend durchströmt wird, so dass dort eine erhöhte Keimbildung stattfinden kann, liegt in Strömungsrichtung vor dem Kreiselpumpenaggregat 2 ein Filter 19, der groben Partikel aus dem Trinkwasser herausfiltert, bevor sie in die Pumpeneinheit 2a eintreten können. Der Filter 19 liegt zwischen dem Eingangsventil 4 und der Pumpeneinheit 2a.
  • Das Mehrwege-Rohrstück 10 ist hier kreuzförmig und weist somit vier Anschlüsse 10a, 10b, 10c, 10d auf, zwischen denen je ein 90° Winkel besteht, wobei die Pumpeneinheit 2a an einen Eingangsanschluss 10a des Mehrwege-Rohrstücks 10 angeschlossen ist. An einem gegenüberliegenden ersten Ausgangsanschluss 10b ist das Spülventil 7a angeschlossen. Zur rechten Seite geht ein zweiter Ausgangsanschluss 10c ab, der mit dem Rückflussverhinderer 11 verbunden ist und zum Ausgang 5 der Kompaktbaueinheit 1 führt. Zwischen dem Rückflussverhinderer 11 und dem Ausgang 5 ist ein manuell betätigbares Ausgangsventil 6 analog zum Eingangsventil 5 angeordnet. Eine Zwischenleitung 16 verbindet den Ausgang 5 mit der Hauptleitung 29. Zur linken Seite weist das Mehrwege-Rohrstück 10 einen dritten Ausgangsanschluss 10d auf, an den ein Probenentnahmeventil 18 angeordnet ist. Dieses ermöglicht die Entnahme einer Trinkwasserprobe für Qualitätsuntersuchungen direkt an der erfindungsgemäßen Kompaktbaueinheit 1.
  • Das Spülventil 7a ist Teil einer Spüleinheit 7, die außerdem einen freien Auslass 7b, einen Siphon 7c und einen optionalen Pegelsensor 7e umfasst. Das Spülventil 7a ist ein Magnetventil und weist einen elektromagnetischen Stellantrieb 7d auf, der über eine Steuerleitung 13 mit der Pumpenelektronik 2c verbunden ist. Die Pumpenelektronik 2c kann das Spülventil 7a über die Steuerleitung 13 auslösen, so dass sich das in den Kreislauf 31 befindliche Trinkwasser in den freien Auslauf 7b ergießt. Der freier Auslauf 7b ist zur Atmosphäre hin offen, um zu verhindern, dass Keime aus dem Abfluss bzw. Siphon 7c in den Kreislauf 31 eintreten. Der Pegelsensor 7e überwacht einen möglichen verstopfungsbedingten Überlauf der Spüleinheit 7. Er ist über eine Sensorleitung 14 ebenfalls mit der Pumpenelektronik 2 verbunden.
  • An den Ausgang 5 der Kompaktbaueinheit 1 ist ein Erweiterungsmodul 15 angeschlossen, das beispielsweise ein Kühlaggregat oder ein Filter sein kann. Im Falle eines Kühlaggregats können Rohranschlüsse nach oben oder nach unten abgehen. Um in beiden Fällen eine Montage zu ermöglichen, d.h. wahlweise in einer auf oben und unten bezogenen Normalorientierung und einer hierzu kopfüber liegenden Orientierung (upside down), ist der Ausgangsanschluss 5 der Kompaktbaueinheit 1 seitlich mittig angeordnet.
  • Das Kreiselpumpenaggregat 2 ist dafür vorgesehen, dass das Trinkwasser in dem Kreislauf 31 kontinuierlich zirkuliert. Hierzu kann das Kreiselpumpenaggregat 2 ihren Volumenstrom oder ihre Förderhöhe bzw. Differenzdruck konstant halten, insbesondere regeln. Im Zirkulationsbetrieb tritt das Trinkwasser über den Eingang 3 in die Kompaktbaueinheit 1 ein, und strömt durch das Eingangsventil 4 und durch den Filter 19 in das Pumpenaggregat 2 hinein, welches den Druck des Trinkwassers erhöht. Da das Spülventil 7 geschlossen ist, strömt das Trinkwasser vom Eingangsanschluss 10a zum zweiten Ausgangsanschluss 10c des Mehrwege-Rohrstücks 10 und durch den Rückflussverhinderer 11 und das Ausgangsventil 6 zum Ausgang 5, von wo es durch die Zwischenleitung 16 weiter zur Hauptleitung 29 fließt und anschließend wieder in den Kreislauf 31 eintritt. Eine Zapfaktivität liegt vor, wenn an einem der Verbraucher 32 Trinkwasser entnommen wird. In diesem Fall sinken der Druck im Trinkwasserversorgungsnetzwerk und der vom Kreiselpumpenaggregat 2 geförderte Volumenstrom und es strömt frisches Trinkwasser vom Hausanschluss 28 über die Hauptleitung 29 in den Kreislauf 31.
  • Das Absenken des Drucks und des Volumenstroms führt beim Kreiselpumpenaggregat 2 zu einer Veränderung seines Betriebspunktes. Dies wird vom Kreiselpumpenaggregat 2 auch erkannt, zumal es das Defizit ausregeln muss. Eine Änderung des Betriebspunktes korrespondiert somit mit einer Zapfaktivität. Das Kreiselpumpenaggregat weist hierfür eine Volumenstrom- oder Differenzdruckbestimmung in Form eines bzw. jeweils eines Sensors auf oder ermittelt den Volumenstrom oder den Differenzdruck rechnerisch in an sich bekannter Weise. Das Kreiselpumpenaggregat 2 bzw. ihre Pumpenelektronik 2c ist eingerichtet, jede Zapfaktivität an den Verbrauchern 32 zu erkennen und zu dokumentieren, insbesondere in einem Speicher abzuspeichern z.B. in Gestalt eines Ereignisses.
  • Erfolgt für einen längeren Zeitraum keine Zapfaktivität, wird eine Verkeimung des nicht ausgetauschten Wassers begünstigt. In diesem Fall sollte das Trinkwasser in der Zirkulationsleitung durch frisches Trinkwasser ersetzt werden. Das Kreiselpumpenaggregat 2 ist eingerichtet, das Spülventil 7a auszulösen, wenn für einen bestimmten Zeitraum keine Zapfaktivität erfolgte bzw. keine Betriebspunktänderung eingetreten ist. Dieser Zeitraum liegt bevorzugt zwischen 24 und 72 Stunden. Tritt eine Zapfaktivität auf, beginnt das Kreiselpumpenaggregat 2, den Zeitraum erneut abzuwarten.
  • Da der Fall eintreten kann, dass eine oder wenige Zapfaktivitäten zu gering ist/ sind, um die gesamte Mange an zirkulierendem Trinkwasser zu entnehmen und durch Frisches zu ersetzen, kann das Kreiselpumpenaggregat 2 zusätzlich oder alternativ zu dem vorgenannten zapfaktivitätsabhängige Spülkriterium eingerichtet sein, das Spülventil 7a nach Ablauf eines bestimmten Zeitraums auszulösen. Dieser Zeitraum beträgt beispielsweise 72 Stunden.
  • Das Kreiselpumpenaggregat 2 weist einen internen Temperatursensor 20 auf, mit dem die Temperatur des geförderten Trinkwassers bestimmt wird. Zusätzlich dokumentiert das Kreiselpumpenaggregat diese Temperatur, indem sie sie über der Zeit abspeichert. Vorteilhafterweise kann damit auch festgesellt und dokumentiert werden, mit welcher Temperatur der Wasserversorger das Trinkwasser am Hauswasseranschluss 28 zur Verfügung stellt, indem die niedrigste Temperatur am Ende eines Spülvorgangs dokumentiert wird (Ansatz: Die Erwärmung des Wassers beim Spülen ist vernachlässigbar).
  • Während des Zirkulationsbetriebs kann sich das Trinkwasser in dem Kreislauf 31 erwärmen, wodurch die Keimbildung beschleunigt wird und gegebenenfalls hygienisch unzulässige Temperaturen erreicht werden. Dieser Erwärmungsprozess wird von dem Kreiselpumpenaggregat 2 überwacht. Es löst das Spülventil 7a aus, wenn die Temperatur des geförderten Trinkwassers einen Grenzwert erreicht oder überschreitet, beispielsweise 25°C. Da es sein kann, dass dieser Grenzwert zeitweise, insbesondere in den Sommermonaten durchweg überschritten wird, ist es auch in diesem Fall sinnvoll, wenn das temperaturabhängige Spülkriterium mit dem zeitraumabhängigen Spülkriterium überlagert wird, so dass in jedem Fall alle 72 Stunden gespült wird.
  • Des Weiteren schließt das Kreiselpumpenaggregat 2 das Spülventil 7a, wenn der Pegelsensor 7e das Erreichen oder Überschreiten eines Grenzpegels im Siphon 7c anzeigt, um einen Überlauf zu verhindern. Zum Sicherstellen, dass der Siphon 7c stets mit Wasser gefüllt ist und damit ein Geruchsverschluss vorliegt, kann das Kreiselpumpenaggregat 2 einen Ventiltest durchführen, bei dem das Spülventil 7a kurz, beispielsweise für wenige Sekunden, insbesondere 3 Sekunden, ausgelöst wird, vorzugsweise um Mitternacht.
  • Infolge der Auslösung des Spülventils 7a öffnet dieses und das Trinkwasser wird in den freien Auslass 7b abgeschieden. Da dieser zur Atmosphäre hin offen ist, stellt das Öffnen des Spülventils 7a quasi einen hydraulischen Kurzschluss dar und das Trinkwasser wird mit dem Druck des Wasserversorgers, ca. 2-6 bar, abzüglich der Rohrleitungsverluste im Trinkwassernetzwerk und mit maximaler Geschwindigkeit abgeschieden. Allerdings kann ein Durchflussminderer vor oder hinter dem Spülventil 7a angeordnet werden, der unabhängig vom Druck einen konstanten Durchfluss einregelt, beispielsweise 10 l/min. Da das abzuscheidende Trinkwasser in der Ausführungsvariante gemäß Figur 3 durch das Kreiselpumpenaggregat 2 fließt, treibt es die Pumpeneinheit 2a turbinenartig an, so dass der Elektromotor 2b generatorisch arbeitet. Um zu verhindern, dass der Zwischenkreis des Frequenzumrichters in der Pumpenelektronik überlastet wird, wird der Elektromotor für die Zeit ausgeschaltet bzw. nicht bestromt. Ferner kann das Kreiselpumpenaggregat den Abscheidungs- bzw. Spülprozess überwachen. Infolge der Überwachung kann das Kreiselpumpenaggregat 2 ein Abschaltkriterium anwenden, so dass die zum Spülen des Kreislaufs abzuscheidende Wassermenge und damit der wirtschaftliche Verlust für das ungenutzte Trinkwasser minimal ist.
  • Während der Abscheidung des Wassers kann dessen Temperatur durch den pumpeninternen Temperatursensor 20 gemessen werden. Da frisches Trinkwasser mit einer in der Regel deutlich geringeren Temperatur aus der Hauptleitung 29 in den Kreislauf 31 nachfließt und irgendwann auch das Kreiselpumpenaggregat 2 erreicht, wartet das Kreiselpumpenaggregat 2 auf diesen Zeitpunkt und schaltet das Spülventil 7a ab, wenn die Temperatur einen Zielwert erreicht oder unterschreitet, z.B. 20°C. Zusätzlich schaltet das Kreiselpumpenaggregat das Spülventil 7a ab, wenn sich die Temperatur nicht mehr oder nicht mehr wesentlich ändert, mit anderen Worten einen Minimalwert erreicht hat. Dieses temperaturänderungsbasierte Abschaltkriterium ist dem vorherigen temperaturbasierten Kriterium überlagert und stellt sicher, dass eine Abschaltung des Spülventils (7a) auch dann erfolgt, wenn die Temperatur des vom Wasserversorger gelieferten Trinkwassers über dem Zielwert liegt. Dabei ist der Wasserverbrauch für die Spülung weiterhin minimal.
  • Alternativ kann eine Abschaltung des Spülventils 7a dann erfolgen, wenn eine vorbestimmte Menge an Trinkwasser in Liter oder Kubikmeter oder für einen bestimmten Zeitraum Trinkwasser abgelassen worden ist. Auch diese Kriterien können wahlweise zusätzlich oder alternativ zu den vorgenannten Kriterien verwendet werden. Da das Kreiselpumpenaggregat 2 über die Volumenstrombestimmung 22 ihren aktuell geförderten Volumenstrom bestimmt, kann sie als Wasserzähler fungieren, indem sie den Volumenstrom ab Auslösung des Spülventils mit der Zeit multipliziert. Das Kreiselpumpenaggregat 2 schaltet das Spülventil 7a dann ab, wenn die vorbestimmte Menge an Trinkwasser durch sie hindurchgeflossen ist.
  • Bei dem Zielwert, der Menge und/ oder dem Zeitraum handelt es sich um einen in der Pumpenelektronik vorgebbaren Parameter. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass die Pumpenelektronik werksseitig nicht wissen kann, wie groß das Trinkwasserversorgungsnetzwerk ist, in der die Kompaktbaueinheit verbaut wird. Allerdings ist vorgesehen, dass die Pumpenelektronik eingerichtet sein, die Menge abzulassenden Trinkwassers oder den Zeitraum für das Ablassen selbständig zu ermitteln. Dies gelingt, indem bei einer ersten Spülung die Zeit oder die durch die Kreiselpumpe geflossene Wassermenge gemessen wird, bis die Temperatur auf den Minimalwert gesunken ist. Die dann vorliegende Wassermenge bzw. die bis dahin vergangene Zeit können dann als Parameter für ein mengenbasiertes oder zeitbasiertes Abschaltkriterium in der Pumpenelektronik 2c abgespeichert werden.
  • Den infolge der Öffnung des Spülventils 7a entstehenden hydraulischen Kurzschluss kann das Kreiselpumpenaggregat 2 durch eine Änderung seines Betriebspunkts feststellen. Hieraus kann das Kreiselpumpenaggregat die ordnungsgemäße Funktionsfähigkeit des Spülventils 7a erkennen. Falls in dieser Zeit der Elektromotor unbestromt ist, kann die ordnungsgemäße Funktionsfähigkeit des Spülventils daran erkannt werden, dass die Pumpendrehzahl größer null ist, weil Wasser durch die Pumpeneinheit 2a strömt und ihr Laufrad antreibt. Im Umkehrschluss bedeutet das, dass das Kreiselpumpenaggregat 2 auf einen Defekt des Spülventils 7a schließen kann bzw. schließt, wenn nach dem Auslösen des Spülventils 7a die zu erwartende Betriebspunktänderung bzw. die positive Pumpendrehzahl trotz abgeschaltetem Motor nicht vorliegt. Das Kreiselpumpenaggregat 2 gibt dann eine Fehlermeldung aus, beispielsweise über das Display 8 oder die Kommunikationsschnittstelle.
  • Der weitere Temperatursensor 21a in Strömungsrichtung hinter dem Rückflussverhinderer 11 ermöglicht der Pumpenelektronik 2c den Zustand des Spülventils 7a jederzeit zu erkennen. Dies ist vor allem dann sinnvoll, wenn es das Spülventil 7a nicht selbst auslöst. Hierzu wertet die Pumpenelektronik 2c die von dem weiteren Temperatursensors 21a gemessene Temperatur aus, indem es diese mit der selbst gemessenen Temperatur vergleicht. Bleibt die von dem weiteren Temperatursensor 21a gemessene Temperatur konstant, während die von dem pumpeninternen Temperatursensor 20 gemessene Temperatur sinkt, ist das Spülventil 7a offensichtlich geöffnet und es wird gespült (Spülbetrieb). Sind die beiden Temperaturen dagegen gleich, findet eine Zirkulation statt (Zirkulationsbetrieb). In Kombination mit dem Wissen, das das Spülventil 7a ausgelöst worden ist, welches die Pumpenelektronik 2c jedenfalls dann hat, wenn sie das Spülventil 7a selbst auslöst, oder alternativ im Falle einer Fremdauslösung über die Kommunikationsschnittstelle mitgeteilt bekommt, kann die Pumpenelektronik 2c sogar einen Fehler des Spülventils 7a erkennen. Bleiben die Temperaturen nach der Auslösung des Spülventils 7a gleich, ist es fehlerhaft geschlossen. Sind die Temperaturen im Zirkulationsbetrieb verschieden, fließt offensichtlich Wasser über das Spülventil 7a ab, d.h. es ist fehlerhaft geöffnet. In allen Fällen kann der Status, insbesondere ein Fehlerzustand des Spülventils 7a von der Pumpenelektronik 2c auf dem Display 8 angezeigt, über die Kommunikationsschnittstelle gemeldet und/ oder fernabfragbar in der Pumpenelektronik 2c hinterlegt sein.
  • In dem Erweiterungsmodul 15 ist ein externer Sensor 21b angeordnet, der ebenfalls über eine Sensorleitung 14 mit der Pumpenelektronik 2c verbunden. Somit ist die Pumpenelektronik 2 in der Lage, das Erweiterungsmodul 15 bezüglich der erfassten Meßgröße zu überwachen. Ist das Erweiterungsmodul 15 ein Kühlaggregat, so kann der externe Sensor 21b ein Temperatursensor sein, der die Temperatur am Ausgang des Kühlaggregats erfasst. Das Kreiselpumpenaggregat 2 kann eingerichtet sein, eine Temperaturregelung aufgrund dieser Temperatur durchzuführen. Alternativ oder zusätzlich kann bei Überschreiten eines Grenzwerts eine Fehler- oder Warnmeldung vom Kreiselpumpenaggregat 2 erzeugt werden und am Display 8 angezeigt oder über die Kommunikationsleitung 17 versendet werden, um auf einen Fehler des Kühlaggregats hinzuweisen.
  • Ist das Erweiterungsmodul 15 ein Filter so kann der externe Sensor 21b ein Differenzdrucksensor sein, der den Druckabfall über dem Filter erfasst und somit dessen Verschmutzungsgrad angibt. Das Kreiselpumpenaggregat 2 kann eingerichtet sein, eine seine Regelung aufgrund dieses Differenzdrucks anzupassen, z.B. mit steigendem Differenzdruck die Förderhöhe zu erhöhen, um die Geschwindigkeit des zirkulierenden Trinkwassers konstant zu halten. Alternativ oder zusätzlich kann bei Überschreiten eines Grenzwerts eine Fehler- oder Warnmeldung vom Kreiselpumpenaggregat 2 erzeugt werden und am Display 8 angezeigt oder über die Kommunikationsleitung 17 versendet werden, um auf die Wartung oder den Austausch des Filters hinzuweisen.
  • Figur 4 zeigt eine andere Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Kompaktbaueinheit 1. Sie unterscheidet sich von der Variante in Figur 3 darin, dass das Kreiselpumpenaggregat 2 nicht in Strömungsrichtung vor, sondern hinter dem Spülventil 7a liegt, d.h. nicht eingangsseitig, sondern ausgangsseitig angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das Spülventil 7a nicht zwischen dem Kreiselpumpenaggregat 2 und dem Ausgang 5, sondern zwischen dem Eingang 3 und dem Kreiselpumpenaggregat 2 angeordnet. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass das Kreiselpumpenaggregat 2 im Spülbetrieb nicht überströmt, d.h. turbinenartig durch das abzuscheidende Trinkwasser angetrieben wird. Denn während des Spülens ruht das Wasser in der Zwischenleitung 16. Somit besteht hier nicht die Gefahr einer Überlastung des Zwischenkreises des Frequenzumrichters. Eine Überwachung des Spülprozesses ist nur eingeschränkt möglich.
  • So muss für die Verwendung eines temperatur- oder temperaturänderungsbasierten Abschaltkriteriums für das Spülventil 7a ein weiterer Temperatursensor 21a zwischen dem Eingang und dem Spülventil 7a verwendet werden. Ferner kann das Kreiselpumpenaggregat 2 hier nicht als Wasserzähler fungieren.
  • Ein Vorteil der Anordnung in Figur 4 besteht jedoch darin, dass die ordnungsgemäße Funktionsfähigkeit des Rückflussverhinderers 11 geprüft werden kann. Stellt das Kreiselpumpenaggregat 2 während der Spülaktivität eine Durchströmung fest, z.B. eine Drehzahl ungleich null trotz unbestromtem Elektromotor 2b wird auf einen Defekt des Rückflussverhinderers 11 geschlossen. Das Kreiselpumpenaggregat 2 gibt dann eine Fehlermeldung aus, beispielsweise über das Display 8 oder die Kommunikationsschnittstelle.
  • Figuren 5 bis 7 zeigen konstruktive Ausgestaltungen von Varianten erfindungsgemäßer Kompaktbaueinheiten 1. Wie Figur 5 zu erkennen gibt, sind sämtliche Komponenten der Kompaktbaueinheiten 1 in einem Gehäuse 1a angeordnet. Oben mittig ragt der Eingang 3 und rechtsseitig mittig der Ausgang 5 jeweils in Gestalt eines Anschlussstutzens vom Gehäuse 1a hervor. An der Unterseite mittig ist der Siphon 7c aus dem Gehäuse 1a herausgeführt. Eine elektrische Versorgungsleitung 12 zur Versorgung des Kreiselpumpenaggregats 2 mit elektrischem Strom ist von unten in das Gehäuse 1a hineingeführt. In dem Gehäuse 1a ist eine Öffnung, durch welche die Pumpenelektronik 2c zugänglich ist, insbesondere hindurchragt. Die Pumpenelektronik 2c weist eine Anzeige- und Bedieneinheit 2d mit einem Display 8 und einem Bedienelement 9 in Gestalt eines Dreh-Druck-Knopfes auf.
  • In Figur 6 ist das Gehäuse 1a abgenommen, so dass der Blick auf eine zur Wandmontage vorgesehenen Montagebasis 1b frei ist, an der die hydraulischen Komponenten über Rohrschellen mechanisch befestigt sind. Die Ausführungsvariante in Figur 6 weist nur ein Eingangsventil 4 in Gestalt eines manuell betätigbaren Absperrventils, jedoch kein Ausgangsventil 6 auf. Ferner hat das Mehrwege-Rohrstück 10 hier nur drei Anschlüsse und ist T-förmig, da kein Probenentnahmeventil 18 vorgesehen ist. In dieser baulichen Anordnung liegen die folgenden Komponenten von oben nach unten betrachtet hintereinander in einer Linie: Eingang 3, Eingangsventil 4, Kreiselpumpenaggregat 2, Mehrwege-Rohrstück 10 mit seinem Eingangsanschluss 10a, dem zweiten Ausgangsanschluss 10c rechtsseitig und dem ersten Ausgangsanschluss 10b, Spülventil 10a, eine Rohrleitung, freier Auslauf 7b und Siphon 7c. An den nach rechts abgehenden zweiten Ausgangsanschluss 7c ist der Rückflussverhinderer 11 angeschlossen, an den sich eine Rohrleitung anschließt, dessen Ende den Ausgang 5 bildet.
  • Figur 7 zeigt eine andere Ausführungsvariante mit abgenommenen Gehäuse 1a. Sie unterscheidet sich von der Variante in Figur 6 im Wesentlichen darin, dass auch das Ausgangsventil 6 sowie das Probenentnahmeventil 18 vorhanden ist, so dass der Mehrwege-Rohrstück vier Anschlüsse hat und kreuzförmig ist mit identischen Winkeln zwischen den Anschlüssen. Eingangs- und Ausgangsventil 4, 6 ragen über die Montageplatte 1b hinaus, so dass sie auch bei montiertem Gehäuse zugänglich sind. Die Montageplatte 1b hat eine leicht andere Form und die Versorgungsleitung 12 ist rechts unten in die Kompaktbaueinheit 1 eingeführt und liegt neben der Kommunikationsleitung 17.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die vorstehende Beschreibung lediglich beispielhaft zum Zwecke der Veranschaulichung gegeben ist und den Schutzbereich der Erfindung keineswegs einschränkt. Merkmale der Erfindung, die als "kann", "beispielhaft", "bevorzugt", "optional", "ideal", "vorteilhaft", "gegebenenfalls" oder "geeignet" angegeben sind, sind als rein fakultativ zu betrachten und schränken ebenfalls den Schutzbereich nicht ein, welcher ausschließlich durch die Ansprüche festgelegt ist. Soweit in der vorstehenden Beschreibung Elemente, Komponenten, Verfahrensschritte, Werte oder Informationen genannt sind, die bekannte, naheliegende oder vorhersehbare Äquivalente besitzen, werden diese Äquivalente von der Erfindung mit umfasst. Ebenso schließt die Erfindung jegliche Änderungen, Abwandlungen oder Modifikationen von Ausführungsbeispielen ein, die den Austausch, die Hinzunahme, die Änderung oder das Weglassen von Elementen, Komponenten, Verfahrensschritte, Werten oder Informationen zum Gegenstand haben, solange der erfindungsgemäße Grundgedanke erhalten bleibt, ungeachtet dessen, ob die Änderung, Abwandlung oder Modifikationen zu einer Verbesserung oder Verschlechterung einer Ausführungsform führt.
  • Obgleich die vorstehende Erfindungsbeschreibung eine Vielzahl körperlicher, unkörperlicher oder verfahrensgegenständlicher Merkmale in Bezug zu einem oder mehreren konkreten Ausführungsbeispiel(en) nennt, so können diese Merkmale auch isoliert von dem konkreten Ausführungsbeispiel verwendet werden, jedenfalls soweit sie nicht das zwingende Vorhandensein weiterer Merkmale erfordern. Umgekehrt können diese in Bezug zu einem oder mehreren konkreten Ausführungsbeispiel(en) genannten Merkmale beliebig miteinander sowie mit weiteren offenbarten oder nicht offenbarten Merkmalen von gezeigten oder nicht gezeigten Ausführungsbeispielen kombiniert werden, jedenfalls soweit sich die Merkmale nicht gegenseitig ausschließen oder zu technischen Unvereinbarkeiten führen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kompaktbaueinheit
    1a
    Gehäuse
    1b
    Montagebasis
    2
    Kreiselpumpenaggregat
    2a
    Pumpeneinheit
    2b
    Elektromotor
    2c
    Pumpenelektronik
    2d
    Anzeige- und Bedieneinheit
    3
    Eingang
    4
    Eingangsventil
    5
    Ausgang
    6
    Ausgangsventil
    7
    Spüleinheit
    7a
    Spülventil
    7b
    freier Auslauf
    7c
    Siphon
    7d
    Ventilstelleinheit
    7e
    Sensor
    8
    Display
    9
    Bedienelement
    10
    Mehrwege-Rohrstück
    10a
    Eingangsanschluss
    10b
    erster Ausgangsanschluss
    10c
    zweiter Ausgangsanschluss
    10d
    dritter Ausgangsanschluss
    11
    Rückflussverhinderer
    12
    Elektrische Versorgungsleitung
    13
    Steuerleitung
    14
    Sensorleitung
    15
    Erweiterungsmodul
    16
    Zwischenleitung
    17
    Kommunikationsleitung, Bus
    18
    Probenentnahmeventil
    19
    Filter
    20
    pumpeninterner Temperatursensor
    21a, 21b
    weiterer Sensor
    21c
    dezentraler Temperatursensor
    22
    Volumenstrombestimmung
    28
    Hausanschluss für Trinkwasser
    29
    Hauptleitung
    30
    Trinkwasserversorgungsnetzwerk
    31
    Kreislauf/ Zirkulationsleitung
    32
    Verbraucher
    33
    Zentrale Vorlaufleitung
    34
    Lokale Vorlaufleitung
    35
    Lokale Rücklaufleitung
    36
    Zentrale Rücklaufleitung
    37
    Zirkulationsventil

Claims (15)

  1. Kompaktbaueinheit (1) für eine Wasserzirkulation in einem Trinkwasserversorgungsnetzwerk (30), das wenigstens einen Kreislauf (31) und wenigstens einen daraus mit Trinkwasser gespeisten Verbraucher (32) umfasst, aufweisend
    - einen Eingang (3) zur Aufnahme von Trinkwasser aus dem Kreislauf (31),
    - einen Ausgang (5) zur Förderung von Trinkwasser in den Kreislauf und
    - ein zwischen dem Eingang (3) und dem Ausgang (5) angeordnetes Kreiselpumpenaggregat (2) mit einer Pumpeneinheit (2a), einem diese antreibenden Elektromotor (2b) und einer Pumpenelektronik (2c) zur Steuerung und Regelung des Elektromotors (2b),
    gekennzeichnet durch ein von der Pumpenelektronik (2c) auslösbares Spülventil (7a) zum Ablassen von Trinkwasser aus dem Kreislauf (31), das hydraulisch zwischen dem Eingang (3) und dem Ausgang (5) angeordnet ist.
  2. Kompaktbaueinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreiselpumpenaggregat (2) auf einer bestimmungsgemäß für die Wandmontage vorgesehen Montagebasis (1b) befestigt ist.
  3. Kompaktbaueinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülventil (9) zwischen dem Kreiselpumpenaggregat (2) und dem Ausgang (5) angeordnet ist.
  4. Kompaktbaueinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hydraulisch zwischen der Spüleinheit (7) und dem Ausgang (5) ein Rückflussverhinderer (11) angeordnet ist.
  5. Kompaktbaueinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zentrales Mehrwege-Rohrstück (10), das einen Eingangsanschluss (10a) und wenigstens zwei Ausgangsanschlüsse (10b, 10c) aufweist, wobei der Eingangsanschluss (10a) mit dem Eingang (3), insbesondere über das Kreiselpumpenaggregat (2), ein erster der beiden Ausgangsanschlüsse (10b) mit dem Spülventil (7a) und der zweite der beiden Ausgangsanschlüsse (10c) mit dem Ausgang (5), insbesondere über einen Rückflussverhinderer (11), hydraulisch verbunden ist.
  6. Kompaktbaueinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (3) nach oben gerichtet ist, das Kreiselpumpenaggregat (2) räumlich oberhalb des Spülventils (7a) angeordnet ist und der Ausgang (5) bezogen auf diese Anordnung zur Seite gerichtet ist.
  7. Kompaktbaueinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreiselpumpenaggregat (2) einen integrierten Temperatursensor (20) zur Bestimmung der Temperatur des durch das Kreiselpumpenaggregat (2) strömenden Trinkwassers aufweist.
  8. Kompaktbaueinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreiselpumpenaggregat (2) eine Anzeige- und Bedieneinheit (2d) aufweist zur Eingabe eines Auslösebefehls für das Spülventil (7a) und/ oder zur Konfiguration des Kreiselpumpenaggregats (2) für die Wasserzirkulation und/ oder zur Anzeige von Informationen über das Trinkwasserversorgungsnetzwerk, insbesondere von Fehlerzuständen.
  9. Kompaktbaueinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenelektronik (2c) wenigstens eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, vorzugsweise ein Webinterface, zur Anbindung des Kreiselpumpenaggregats (2) an eine Gebäudeautomation oder Verbindung mit einem Netzwerk, insbesondere dem Internet.
  10. Kompaktbaueinheit (1) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Pumpenelektronik (2c) durch eine Öffnung in einer Wand des Gehäuses (1a) der Kompaktbaueinheit (1) hervorragt.
  11. Kompaktbaueinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ausgang (5) ein Erweiterungsmodul (15) angeschlossen ist, beispielsweise ein Kühlaggregat zur Kühlung oder ein Filter zur Filterung des Trinkwassers vor dessen Förderung in den Kreislauf (31).
  12. Kompaktbaueinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenelektronik (2c) eingerichtet ist, wenigstens eine der nachfolgenden Regelungsarten des Kreiselpumpenaggregats (2) wahlweise auszuführen,
    - eine Temperaturregelung zur Konstanthaltung der Trinkwassertemperatur,
    - eine Volumenstromregelung zur Konstanthaltung des Volumenstroms im Kreislauf (31) und/ oder
    - eine Druckregelung zur Konstanthaltung oder Proportionalregelung der Druckdifferenz über dem Kreislauf.
  13. Kompaktbaueinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Pumpenelektronik (2c) einen nicht-flüchtigen Speicher aufweist und eingerichtet ist, Informationen über das Trinkwasserversorgungsnetzwerk, insbesondere die Temperatur des geförderten Trinkwassers, eine Zapfaktivität bei den Verbrauchern und/ oder Fehlerzustände, in dem Speicher zu dokumentieren.
  14. Kompaktbaueinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen dem Kreiselpumpenaggregat (2) vorgeschalteten Siebfilter (19) aufweist.
  15. Kompaktbaueinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenelektronik (2c) eingerichtet ist, das Spülventil (7a) auszulösen, wenn zumindest eine der folgenden, von der Pumpenelektronik (2c) überwachten Bedingungen erfüllt ist:
    - Temperatur des geförderten Trinkwassers steigt über einen Grenzwert, oder
    - für einen vorbestimmten Zeitraum wurde keine Zapfaktivität im Trinkwasserversorgungsnetzwerk festgestellt, oder
    - das Ende eines zeitlichen Intervalls ist erreicht, und/ oder das geöffnete Spülventil (7a) zu schließen, wenn zumindest eine der folgenden, von der Pumpenelektronik (2c) überwachten Bedingungen erfüllt ist:
    - die Temperatur des geförderten Trinkwassers sinkt unter einen Zielwert, oder
    - die Temperatur des geförderten Trinkwassers ändert sich nicht mehr, oder
    - eine vorbestimmte Menge an Trinkwasser ist abgelassen worden, oder
    - es ist für einen vorbestimmten Zeitraum gespült worden.
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DE202018005578U1 (de) * 2018-11-30 2020-03-04 Gebr. Kemper Gmbh + Co. Kg Metallwerke Trink- und Brauchwassersystem

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