DE10151253C1 - Verfahren zum Betreiben einer Warmwasserversorgungsanlage und Warmwasserversorgungsanlage - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben einer Warmwasserversorgungsanlage mit einem Wärmeerzeuger (6), insbesondere Durchlauferhitzer, und einem Wasserverteilsystem mit einem oder mehreren Zapfventilen (1, 2, 3...n) ist ein Schallsensor (4) angebracht. Von diesem ermittelte Strömungsgeräusche individueller Zapfstellen werden gemessen und als Vergleichsmerkmale abgespeichert. Diesen Vergleichsmerkmalen werden Wassertemperaturen vom Bediener zugeordnet. Bei erneuten Zapfen an einem individuellen Zapfventil (1, 2, 3...n) werden die Strömungsgeräusche gemessen und mit den Vergleichsmerkmalen verglichen. Bei Übereinstimmung zwischen den gemessenen Merkmalen und den Vergleichsmerkmalen, also der Identifizierung eines Zapfventils, wird die entsprechende Warmwassertemperatur an das Zapfventil (1, 2, 3...n) geliefert.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Warmwasserversorgungsanlage mit einem Wärmeerzeuger, insbesondere Durchlauferhitzer, und einem Wasserverteilsystem mit einem oder mehreren Zapfventilen, bei dem am Wärmeerzeuger, an einem den Wärmeerzeuger regelnden oder ansteuernden Gerät oder an einer Sendeeinrichtung, die in Verbindung mit dem Wärmeerzeuger steht, Wassertemperaturen für jedes Zapfventil einstellbar sind.

Aus der DE 195 03 720 C2 ist ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Durchlauferhitzers und einer Anordnung zum Einstellen der Wassertemperatur eines elektrischen Durchlauferhitzers bekannt, der über ein nachgeordnetes Wasserleitungsnetz eine Mehrzahl von räumlich getrennten Entnahmestellen mit Wasser versorgt. Diesen sind unabhängig voneinander betätigbare Wassertemperatur-Einstellmittel zugeordnet. Damit ist eine gewünschte Wassertemperatur einstellbar.

Ein elektrisch beheizter Durchlauferhitzer ist durch die DE 37 14 062 A1 bekannt. Hierbei ist die Versorgung von mindestens zwei räumlich voneinander getrennten Zapfstellen mit Warmwasser unterschiedlicher Auslauftemperatur möglich. Der Durchlauferhitzer besitzt dazu zwei verschiedene Warmwasserauslässe. Diesen ist jeweils ein Durchflußmeßsensor zugeordnet, wodurch beim Zapfen feststellbar ist, an welcher Armatur gerade gezapft wird. Die Temperatur, die der elektrisch beheizte Durchlauferhitzer an die jeweilige Armatur liefern soll, wird durch den den Zapfventilen zugeordneten Sollwertgeber eingestellt.

Bei einem Durchlauferhitzer gemäß der GB 22 04 966 A ist die Temperatur nutzerspezifisch einstellbar. Das Gerät weist einen Warmwasserausgang auf und eine Anzahl n von Temperaturspeichern. Die Temperaturspeicher werden von den individuellen Nutzern eingestellt und beim Zapfen durch Tastendruck Wasser mit der jeweiligen Temperatur abgerufen, die zuvor eingestellt und gespeichert wurde. Die voreingestellten Temperaturen sind dabei an den Durchlauferhitzer und eine Warmwasserauslaufstrecke gebunden.

Aus der WO 00/00793 A1 ist ein Durchflußmerkmal-Meßsystem in Rohren bekannt, welches akustische Drucksignale nutzt. Eine Kette bzw. Folge von Drucksensoren, die im Verlauf eines Rohres angeordnet sind, ermitteln dabei den Druckverlauf in einem Rohr. Durch die axiale Anordnung der Drucksensoren mit einem Abstand ist der Druckverlauf im Rohr meßbar, wodurch die Geschwindigkeit des Schalls im Rohr ermittelt wird. Der Erfindung entsprechend arbeitet das System mit akustischen Signalen niedriger Frequenz bzw. langen Wellenlängen, wodurch der Toleranzbereich für Inhomogenitäten im Fluß des Rohres größer ist. Mit dem System können charakteristische Parameter aller Mischungen eines oder mehrerer Fluide in einem Rohr bestimmt werden. Derartige Parameter sind z. B. die Temperatur, der Salzgehalt, der Partikelgehalt oder auch die Rohrbeschaffenheit.

Bei den beschriebenen Wasserverteilsystemen ist es erforderlich, jedem Auslaufbereich bzw. jedem Zapfventil ein Einstellmittel zuzuordnen, welches mit dem Durchlauferhitzer oder wärmerzeugenden Gerät in Verbindung steht. Insbesondere bei drahtgebundenen Systemen ist der Installationsaufwand sehr hoch, da eben jedes Zapfventil zu verbinden ist. Weiterhin ist jedes Zapfventil mit einem Einstellmittel verbunden, welches bei einer elektronischen Variante die Bereitschaftsenergie- Verbräuche des Gesamtsystems erhöht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einem Wasserverteilsystem die Zapfventile bzw. den Ort der Wasseranforderung zu detektieren, ohne daß zwangsläufig eine Steuer- oder Datenverbindung mit dem Zapfventil besteht.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung in einem Verfahren zum Betreiben einer Warmwasserversorgungsanlage mit einem Wärmeerzeuger sowie einer Warmwasserversorgungsanlage gemäß Anspruch 1.

Der Wärmeerzeuger, das ihn ansteuernde Gerät oder eine mit dem Wärmeerzeuger in Verbindung stehende Sendeeinrichtung detektieren und messen Vergleichsmerkmale und Merkmale der Wasserversorgungsanlage, wie z. B. Strömungsgeräusche. Die Vergleichsmerkmale werden bei der Wasserentnahme zapfstellenspezifisch gemessen und in einer Elektronik abgespeichert, wodurch eine Zuordnung zu individuellen Zapfventilen erfolgt. Bei einer späteren Wasserentnahme werden die Vergleichsmerkmale mit den dann entstehenden Merkmalen verglichen, wodurch von der Elektronik erkannt wird, an welchem Zapfventil gezapft wird. Warmwasser mit einer diesem Zapfventil zugeordneten Temperatur wird vom Wärmeerzeuger angefordert und von diesem an das Zapfventil geliefert.

Das Verfahren zum Betreiben einer Wasserversorgungsanlage stützt sich auf die Messung und Detektierung von Merkmalen in Form von Strömungsgeräuschen der Wasserversorgungsanlage. Diese besteht aus einem Kaltwasseranschluß, an den der Wärmeerzeuger angeschlossen ist. Ein Wasserverteilungsnetz ist an den Warmwasserauslauf des Durchlauferhitzers bzw. Wärmeerzeugers angeschlossen. Das Wasserverteilungsnetz verfügt über eine Anzahl n von Zapfventilen, die an die Rohrleitungen des Wasserverteilungsnetzes angeschlossen sind. Da die Zapfventile an unterschiedlichen Orten angebracht sind, sind auch die Rohrleitungen unterschiedlich lang.

Beim Zapfen bzw. Aufdrehen eines Zapfventils strömt Wasser zunächst durch den Kaltwasseranschluß durch die Heizeinrichtung des Wärmeerzeugers, dann vorbei an einem oder mehreren Schallsensoren des Wärmeerzeugers in das Wasserverteilungsnetz, wo es an dem Zapfventil austritt. Aufgrund der unterschiedlichen Länge und Charakteristik der einzelnen Rohrleitungen ergeben sich unterschiedliche Muster bzw. Merkmale von Strömungsgeräuschen. Diese Strömungsgeräusche sind von dem Schallsensor, der in vorteilhafter Weise am Warmwasseranschluß des Durchlauferhitzers angeordnet ist, gemessen. Bei der Erst-Inbetriebnahme oder einer erneuten Kalibrierung werden die individuellen Zapfventile einzeln geöffnet, wodurch Wasser durch die Rohrleitungen fließt und das dem individuellen Zapfventil entsprechende Strömungsgeräusch erzeugt. Der Schallsensor mißt dieses Signal und leitet es weiter an eine Elektronik.

Ein dem individuellen Zapfventil entsprechendes Geräuschmerkmal wird in der Elektronik abgespeichert. Ebenfalls während des Zapfens an diesem Zapfventil wird vom Benutzer am Wärmeerzeuger, dem ansteuernden Gerät oder der Sendeeinrichtung die gewünschte Wassertemperatur eingestellt. Dem entsprechenden Geräuschmerkmal des Zapfventils ist somit ein Temperaturwert zugeordnet und eingespeichert. Dieser Vorgang wird bei allen Zapfventilen durchgeführt, wodurch jedem Zapfventil ein Geräuschmerkmal und eine Temperatur zugeordnet ist. Es kann eine Standardtemperatur voreingestellt sein, die dann wirksam ist, wenn einem Ventil keine feste Temperatur zugeordnet ist bzw. die Erkennung einmal versagt.

Bei einer späteren Nutzung bzw. beim Zapfen an einem der individuellen Zapfventile mißt der Schallsensor Strömungsgeräusche bzw. Merkmale und vergleicht sie mit den abgespeicherten Vergleichsmerkmalen. Ist das entsprechende Vergleichsmerkmal ermittelt, wird die diesem zugeordnete Temperatur an dem Wärmeerzeuger eingestellt und von diesem an das Zapfventil geliefert.

In die Armaturen der Zapfventile oder die Rohrleitungen, die zu diesen Zapfventilen führen, können geräusch- bzw. strömungsgeräusch­ erzeugende Mittel eingebaut werden. Damit sind die Strömungsgeräusche gezielt eingestellt, wodurch die einzelnen Zapfventile durch den Schallsensor und die Elektronik des Wärmeerzeugers leichter und deutlicher erkannt werden.

Mit dem Verfahren zum Betrieb einer Warmwasserversorgungsanlage und der Detektierung und Messung von Merkmalen des Wasserverteilungsnetzes ist auch der Betriebszustand der Rohrleitungen und Zapfventile im Hinblick auf notwendige Wartungsmaßnahmen zu überwachen. Störeinflüsse, wie z. B. die Verkalkung der Rohrleitungen oder die Abnutzung der Ventile, die weitgehend schleichend vonstatten gehen, werden von dem Verfahren durch ständigen Vergleich erkannt. Durch die Abspeicherung von neuen Vergleichswerten wird durch das Verfahren eine Anpassung an die geänderten Bedingungen durchgeführt. Entweder werden alle aktuell gemessenen Merkmale wieder zu Vergleichsmerkmalen abgespeichert, wodurch bei jedem Zapfvorgang ein Neuabgleich erfolgt, oder dieser Vorgang wird in bestimmten Intervallen oder bei einer Initialisierung, die vom Bediener angestoßen werden muß, neu gemessen und abgespeichert. Weichen die Merkmale über Toleranzgrenzen hinaus von den Vergleichsmerkmalen oder den ersten Vergleichsmerkmalen ab, so wird eine Störung der Anlage, z. B. Verkalkung, angezeigt.

Die Warmwasserversorgungsanlage ist in vorteilhafter Weise von dem Kaltwasseranschluß und dem vom Wasser durchflossenen Teil des Durchlauferhitzers bzw. Wärmeerzeugers entkoppelt. Durch die Entkopplung, z. B. über flexible Schlauchleitungen oder einen Pufferspeicher werden die Strömungsgeräusche, die vom Kaltwasseranschluß bzw. dem Durchlauferhitzer stammen, gedämpft und abgemindert, wodurch die im Wasserverteilungsnetz entstehenden Geräusche dominieren, leichter erfaßt und ausgewertet werden können.

In vorteilhafter Weise sitzt der Schallsensor im Wärmeerzeuger und ist somit Bestandteil des Gerätes. Somit ist eine separate Anbringung des Schallsensors an die Wasserleitungen des Wasserverteilungsnetzes nicht erforderlich. Die Entkopplung durch z. B. flexible Schlauchleitungen wird in vorteilhafter Weise dadurch realisiert, daß am Ausgang des eigentlichen Heizregisters der flexible Schlauch angeschlossen ist und dann zu einem Rohrstück führt, an dem der Schallsensor angebracht ist. An das Rohrstück, wo auch der Schallsensor sitzt, ist dann das Wasserverteilungsnetz anschließbar. Vorteilhaft ist weiterhin eine zweifache Entkopplung, einmal des Kaltwasseranschlusses vom Heizregister des Durchlauferhitzers bzw. Wärmeerzeugers sowie die eben beschriebene Entkopplung des Heizregisters vom Wasserverteilungsnetz.

Die Einrichtung bzw. das Verfahren funktioniert auch mit einem außerhalb des Gerätes plazierten Schallsensor bzw. mehreren Schallsensoren. Vorteilhaft kann die Anbringung der Schallsensoren in der Nähe der Zapfventile sein, damit der Empfang der Geräusche verbessert ist. Dabei kann bestimmten Schallsensoren ein Zapfventil zugeordnet werden.

Die im folgenden beschriebenen Figuren zeigen ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Warmwasserversorgungsanlage:

Fig. 1 Ablaufschema bei der Erst-Inbetriebnahme und Messung der Merkmale,

Fig. 2 Zapfbetrieb mit Vergleich der Vergleichsmerkmale und der aktuellen Merkmale,

Fig. 3 Warmwasserversorgungsanlage mit Wärmeerzeuger und Sendeeinrichtung sowie Wasserverteilungsnetz,

Fig. 4 Wärmeerzeuger mit flexiblen Schläuchen zur Entkopplung des Wasserverteilungsnetzes.

Bei der Erst-Inbetriebnahme entsprechend der Darstellung in Fig. 1 beginnt der Vorgang mit dem Zapfen an einem Zapfventil 1, 2, 3 oder n Bei jedem Meßvorgang wird jeweils nur ein Zapfventil geöffnet. Dadurch fließt Wasser z. B. durch das Zapfventil 1 (Fig. 3) und der Schallsensor 4 detektiert Schallsignale, die als Vergleichsmerkmal VM1 in der Elektronik 5 abgespeichert werden. Während des Zapfens am Zapfventil 1 wird vom Bediener die Temperatureinstellung T1 durchgeführt. Dies erfolgt entweder direkt am Wärmeerzeuger 6 durch den Temperatursteller 7 oder beispielsweise über eine Sendeeinrichtung 8, wobei die übermittelten Temperaturdaten an die Elektronik 5 übermittelt werden. Der Temperatureinstellwert T1 wird zu dem Vergleichsmerkmal VM1 abgelegt und die beiden Parameter bzw. Datenmengen werden einander fest zugeordnet und abgespeichert. Danach wird das Zapfen beendet. Dieser Vorgang wird für alle Zapfventile 1, 2, 3 . . . n durchgeführt, wobei Vergleichsmerkmale VM1-VMn den entsprechenden eingestellten Temperaturen T1-Tn fest zugeordnet werden. Dadurch sind jetzt alle Zapfventile mit Vergleichsmerkmalen charakterisiert und entsprechende Temperaturen zugeordnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermittelt im weiteren Betrieb (Fig. 2) beim Zapfen entsprechende Merkmale M1-Mn, die es mit den Vergleichsmerkmalen VM1-VMn vergleicht. Erkennt das System eine Übereinstimmung eines Merkmals Mn mit einem Vergleichsmerkmal VMn, so wird die entsprechende Temperatur Tx, die dem Vergleichsmerkmal VMn entspricht, eingestellt.

Eine Heizeinrichtung 9 des Wärmeerzeugers 6 ist mit einem Kaltwasseranschluß 10 und einem Warmwasseranschluß 11 der Warmwasserversorgungsanlage 12 verbunden. Die Warmwasserversorgungsanlage 12 besteht aus Rohrleitungen 13, an die die Zapfventile 1, 2, 3 . . . n angeschlossen sind.

In Fig. 4 ist gezeigt, wie die Rohrleitungen 13 vor bzw. nach dem Kaltwasseranschluß 10 und dem Warmwasseranschluß 11 durch flexible Rohrleitungen 15 akustisch entkoppelt sind. Der Schallsensor 4 liegt demnach entkoppelt vom Kaltwasseranschluß 10 und der wasserdurchflossenen Heizeinrichtung 9 am Warmwasseranschluß 11. Die Rohrleitungen 13 verbinden den Wärmeerzeuger 6 mit den Zapfventilen 1, 2, 3 . . . n. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Zapfventile 1, 2, 3 . . . n Düsen 14 auf, in die ein nicht dargestellter Geräuscherzeuger eingesetzt werden kann. Wird dieser vom Wasser durchströmt, erzeugt er ein spezifisches Geräusch oder einen Ton, der leicht vom Schallsensor detektiert wird. Die geräuscherzeugenden Ventile oder Einsätze können sowohl in das Zapfventil als auch in die Zuleitungen 13 eingesetzt werden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Betreiben einer Warmwasserversorgungsanlage mit einem Wärmeerzeuger, insbesondere Durchlauferhitzer, und einem Wasserverteilsystem mit zwei oder mehreren Zapfventilen, bei dem am Wärmeerzeuger oder an einem den Wärmeerzeuger regelnden oder ansteuernden Gerät oder an einer Sendeeinrichtung, die in Verbindung mit dem Wärmeerzeuger steht, Wassertemperaturen für jedes Zapfventil einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeerzeuger (6), das ansteuernde Gerät oder die Sendeeinrichtung (8) der Wasserversorgungsanlage (12) mit einer Geräusche messenden Sensorik ausgestattet ist, mit der zapfventilspezifische Geräusche bei Wasserentnahme meßbar sind, daß diese Geräusche als Vergleichsmerkmale in einer Elektronik (5) abspeicherbar sind, diesen Vergleichsmerkmalen gewünschte Wassertemperaturen vom Bediener zuzuordnen sind, und daß vom Wärmeerzeuger (6) bei Wasserentnahme an einer der individuellen Zapfstellen (1, 2, 3 . . . n) diejenige Temperatur bereitgestellt wird, die vom Bediener für diese Zapfstelle gewünscht ist.

2. Verfahren zum Betreiben einer Warmwasserversorgungsanlage mit einem Wärmeerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schallsensoren (4) im Wärmeerzeuger (6) und/oder in der Warmwasserversorgungsanlage (12) angeordnet sind, die Strömungsgeräusche als Merkmale detektieren, die die Warmwasserversorgungsanlage (12) beim Zapfen erzeugt.

3. Verfahren zum Betreiben einer Warmwasserversorgungsanlage mit einem Wärmeerzeuger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfventile (1, 2, 3 . . . n) und/oder die Rohrleitungen (13) zu den Zapfventilen (1, 2, 3 . . . n) mit Mitteln, z. B. Düsen (14), bestückt sind, die in/an den verschiedenen Zapfventilen (1, 2, 3 . . . n) unterschiedliche Strömungsgeräusche erzeugen.

4. Verfahren zum Betreiben einer Warmwasserversorgungsanlage mit einem Wärmeerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherten mit den später gemessenen Merkmalen verglichen werden, und daß die späteren Merkmale als neue Vergleichsmerkmale zur Erkennung der Zapfventile (1, 2, 3 . . . n) gespeichert werden.

5. Verfahren zum Betreiben einer Warmwasserversorgungsanlage mit einem Wärmeerzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß neue Vergleichsmerkmale abgespeichert und mit den ursprünglichen verglichen werden, und daß bei Erreichen einer vorgegebenen Maximal- Abweichung ein Service-Signal abgegeben wird.

6. Verfahren zum Betreiben einer Warmwasserversorgungsanlage mit einem Wärmeerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Zapfventilen (1, 2, 3 . . . n) unterschiedliche Prioritäten über den Wärmeerzeuger (6), das ansteuernde Gerät oder die Sendeeinrichtung (8) zuweisbar sind, wodurch bei Benutzung eines Zapfventils (1, 2, 3 . . . n) mit höherer Priorität die Temperatur dieses Zapfventils als Führungsgröße für alle Zapfventile (1, 2, 3 . . . n) gilt.

7. Verfahren zum Betreiben einer Warmwasserversorgungsanlage mit einem Wärmeerzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Zapfventilen (1, 2, 3 . . . n) mit unterer Priorität eine Sicherheitstemperatur zugeordnet werden kann, die nicht überschritten werden kann, wenn an einem anderen Zapfventil mit höherer Priorität und einer von der Sicherheitstemperatur abweichenden Temperatur gezapft wird.

8. Warmwasserversorgungsanlage mit einem Wärmeerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallsensor (4) am Warmwasseranschluß (11) hinter dem Heizregister angebracht ist.

9. Warmwasserversorgungsanlage mit einem Wärmeerzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserversorgungsanlage (12) akustisch vom Kaltwasseranschluß (10) und/oder dem Wärmeerzeuger (6) entkoppelt ist.

10. Warmwasserversorgungsanlage mit einem Wärmeerzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserversorgungsanlage (12) akustisch durch einen Pufferspeicher vom Kaltwasseranschluß (10) und/oder dem Wärmeerzeuger (6) entkoppelt ist.

11. Warmwasserversorgungsanlage mit einem Wärmeerzeuger nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserversorgungsanlage (12) durch einen flexiblen Wasserschlauch (15) akustisch vom Kaltwasseranschluß (10) und/oder dem Wärmeerzeuger (6) entkoppelt ist.