Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Bei der Wasserentnahme durch konventionelle \u00fcberwiegend mechanische Wasserarmaturen bleibt ein nicht unerheblicher Anteil an Wasser und Energie infolge der Unzul\u00e4nglichkeit des menschlichen Regelsystems ungenutzt. Der Einsatz einer bedarfsorientier- ten, elektronisch gesteuerten Wasserspararmatur f\u00fcr dezentrale Wasserentnahmestellen im Haushalts, -Industrie- und Hotelbereich sowie in kommunalen Einrichtungen ( z.B. in \u00f6ffentlichen Schwimmb\u00e4dern ), kann Verbesserung bewirken.
\n\u00b7 Einsparung an Wasser durch Optimierung des Entnahmevorganges ( z.B. Zu -.und Abschaltvorgang.)
\n\u00b7 Energieeinsparung durch den Einsatz eines elektronischen Reglers bei der Warmwasserentnahme.
\n\u00b7 Entlastung des \u00d6kosystems ( Wasser- Abwasserredukt. ) durch ereignisgesteuerte Wasserentnahme
\n\u00b7 Sensibilisierung des Verbrauchers durch die Anzeige bzw. Offenlegung des Verbrauchsverhaltens.
\n\u00b7 Funktionalit\u00e4tsverbesserung des Entnahmevorganges durch optionale, integrierte Komfort- und Sicherheitsfunktionen unter Einbeziehung des Installationsstandards im Sanit\u00e4rbereich.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Entwicklung der elektronisch gesteuerten Wasserspararmatur erfolgte projektbezogen in den Phasen Konzeption, Prototypenbau und Nullserienauslegung. Die Konzeptionsphase umfa\u00dfte die Produktspezifizierung u. a. auf der Basis \u00e4quivalenter mechanischer Wettbewerbsmodelle Im Entwurf wurde der Aufbau des mikrocomputergest\u00fctzten Systems definiert und die Systemkomponenten detailliert. W\u00e4hrend der Prototypenerprobung wurden Grundsatzuntersuchungen zur Reglerauslegung, einer elektrisch steuerbaren Ventileinheit mit integrierter Notverstellung, geeigneter Sensoren und der Betriebssoftware durchgef\u00fchrt. In einem Testaufbau wurden durch Vergleichmessungen unter normierten Me\u00dfbedingungen die umweltrelevanten Daten wie Wasser- und Energieverbrauch zwischen konventionellen Armaturen und dem \u00f6komaten ermittelt. Die Resultate wurden anschlie\u00dfend zur \u00f6komat-Auslegung ( z.B. Reglerparameter, Ventilansteuerfunktionen etc. ) verwendet. Der Aufbau des System unter serienm\u00e4\u00dfigen Aspekten erfolgte in der Nullserienauslegung. Schwerpunkte waren Optimierung von Systemaufbau, Bedienung und Zuverl\u00e4ssigkeit.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Zun\u00e4chst wurden \u00e4quivalente mechanische Wettbewerbsmodelle den geplanten beiden Varianten \u00f6komat-Standard und Komfort gegen\u00fcbergestellt u.a zur Ermittlung gemeinsamer Komponenten.
\nDer \u00f6komat-Standard umfa\u00dft eine bedarfsorientierte Freigabe des Wasserflusses, eine Wassermengen- und Temperaturregelung und entspricht von seinen Produktmerkmalen einem mechanischen Einhebelmischer. Werkseitig wird dabei eine Basiseinstellung vorgegeben, die vom Endverbraucher individuell verfeinert und erneut gespeichert werden kann.
\nBei der Komfortversion wurden die Funktionen Normalbetrieb (=\u00f6komat-Standard), Automatik (=Wiedergabe des zeitlichen Verlaufs der Wassermenge, Wassertemperatur), Lernen (=Aufzeichnung des zeitlichen Verlaufs der Wassermenge, Wassertemperatur), Statistik (=Verbrauchsinformationen), Test und Hilfe (=Bedienungshinweise, Tips) sowie eine Anzeigeeinheit integriert. Das mechanische \u00c4quivalent zum \u00f6komat-Komfort ist die thermostatisch gesteuerte Mischbatterie.
\nZur Verifizierung der umweltrelevanten Daten wurde ein normierter Versuchsaufbau bestehend aus einem Warmwasserspeicher, Me\u00dfbeh\u00e4lter, konventionellen Armaturen sowie den \u00f6komaten aufgebaut. Durch Vergleichsmessungen des Energie- und Wasserverbrauch bei normierten Betriebszust\u00e4nden (z. B. 30 Sekunden Handwaschvorgang bei vorgegebener Wassermenge und Temperatur) konnten Einspareffekte ermittelt und u.a. die Reglerparameter sowie die Ventilsteuersignale optimiert werden.
\nSchwerpunkte der Entwicklung waren u.a. die Auslegung und Erprobung der elektrischen Ventileinheit bei der unterschiedliche Antriebsverfahren untersucht wurden. Dabei wurde eine doppelmotorige GS-Motorenanordnung aus Kosten- aber aus Verschlei\u00dfgr\u00fcnden gegen\u00fcber einer Verstellung \u00fcber Schrittmotoren bevorzugt. Es wurden unterschiedliche Steuerelektroniken mit den Vorgaben einer m\u00f6glichst elektrisch energiesparenden Motoransteuerung in Verbindung mit speziellen Ansteuerprofilen f\u00fcr bestimmte Ventilpositionen untersucht.
\nBei der Integration der mechanischen Notverstellung war der ungest\u00f6rte, m\u00f6glichst reibungsarme Antrieb w\u00e4hrend des Normalbetrieb (z.B. ohne sich drehende Notverstellungsmechanismen) bei gleichzeitig vollem Zugriff auf die Ventilverstellung im St\u00f6rungsfall eine wichtige Vorgabe. Gleichzeitiges Dr\u00fccken und Drehen des Bedienungsteils ist hier ein guter Kompromi\u00df.
\nZur Reglerauslegung wurden unterschiedliche Konzepte von dem klassischen Ansatz \u00fcber PID-Regler bis zu neueren Methoden der Unsch\u00e4rfenregelung simuliert und erprobt.
\nDie Sensorik wurde aus Temperatursensoren am Warmwassereinla\u00df bzw. gemeinsamen Ausla\u00df, N\u00e4herungssensoren zur ereignisabh\u00e4ngigen Aktivierung des Systems und der Erfassung des Drehwinkels der Ventile aufgebaut.
\nDie urspr\u00fcnglich geplante Mehrtasten-Bedienungsoberfl\u00e4che wurde durch eine, aus nur 4 Tasten bestehende, men\u00fcgef\u00fchrte besonders anwendungsgerechte Ausf\u00fchrung ersetzt.
\nDie Grundsatzuntersuchungen zur Einsparung von Wasser und Energie wurden aufgeteilt in
\n\u00b7 Optimierung des Entnahmevorganges mit der Zielvorgabe Reduktion von ungenutzt abflie\u00dfendem Wasser vor bzw. nach der Nutzung, unter Einsatz des elektronischen Reglers bei der Wasserentnahme.
\n\u00b7 Einsatz eines elektronischen Reglers zur Energieeinsparung bei der Warmwassernutzung.
\n\u00b7 Weitere Einsparm\u00f6glichkeiten von Wasser durch die Ausnutzung der vorhandenen Kaltwasserleitungskapazit\u00e4t zur Speicherung von ungenutzt abflie\u00dfendem Warmwasser.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Zur Zeit laufen Vorbereitungen zu Schutzrechtanmeldungen. Anschlie\u00dfend sind Ver\u00f6ffentlichungen in Fachzeitschriften, auf Ausstellungen aber auch auf Veranstaltungen von Fachverb\u00e4nden geplant.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Hauptvorteile des \u00f6komaten liegen in den kurzeitigen Entnahmevorg\u00e4ngen. In den Vergleichsmessungen konnten dabei Einsparungen an Energie -und Wasser bis zu 70 % erzielt werden. Vor allem unter den Aspekten Kompensation der Unzul\u00e4nglichkeit des menschlichen Regelsystems und ereignisabh\u00e4ngiger Aktivierung der Wasserentnahme. Dem gegen\u00fcber steht ein nicht unerheblicher technischer Aufwand, der sich erst bei h\u00f6herer St\u00fcckzahl kosteng\u00fcnstig gestalten l\u00e4\u00dft. Da jedoch die Einsparung bzw. bessere Nutzung der Ressourcen Wasser und Energie ohne Zweifel von hoher Bedeutung sind, kann mit der Einf\u00fchrung dieser Technologie durchaus gerechnet werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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