DE9313983U1

DE9313983U1 - Konfiguration zur komplexen Steuerung sanitärer Anlagen

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Publication number: DE9313983U1
Application number: DE9313983U
Authority: DE
Original assignee: BUTZKE WERKE AQUA
Current assignee: BUTZKE WERKE AQUA
Priority date: 1993-09-15
Filing date: 1993-09-15
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2003-09-16

Description

Konfiguration zur komplexen Steuerung sanitärer Anlagen

Die Erfindung betrifft eine Möglichkeit zur zentralen Überwachung, Steuerung und Protokollierung sanitärtechnischer Einrichtungen und Anlagen. Ganz besonders dort, wo ein automatisches Öffnen und Schließen von mehreren Wasserentnahmestellen, auch verschiedenster Art, aus hygienischen und Kostengründen durchgeführt wird.

Bisher werden Armaturen im sanitären Bereich zur Wasserentnahme, wie beispielsweise Waschtischarmaturen, Duschanlagen, Urinalanlagen und Toilettenspülanlagen, mit Sensoren, Magnetventilen und einer internen Steuereinheit (so genannte stand-alone-Lösung) ausgestattet, die autark einsetzbar sind und einfach in Gebäuden nachgerüstet werden können. Mit diesen einzeln gesteuerten Einrichtungen kann jedoch kein optimales Wassermanagement durchgeführt werden, da lediglich

die Wasserabgabe durch ein erfaßtes Sensorsignal, mittels Öffnung und anschließendes selbsttätiges Schließen eines Magnetventiles, gesteuert wird. Eine Einflußnahme auf veränderte Bedingungen, Störungen, die Erfassung von Betriebsinformationen und deren Auswertung ist nicht durchführbar.

Bisher wurde lediglich eine gemeinsame Steuerung mehrerer gleichartiger Sanitärarmaturen in Form einer Wandschranksteuerung eigesetzt, um insbesondere die Zerstörung der Steuerung durch unsachgemäßen Gebrauch, der überwiegend in öffentlichen Gebäuden benutzten Armaturen zu vermeiden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein komplexes System zur gezielten Einflußnahme auf den Wasserverbrauch, den Zustand und auftretende Störungen von automatisch betriebenen wasserabgebenden Sanitärarmaturen, die in einem Gebäude oder Gebäudekomplex eingesetzt sind, zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens eine speicherprogrammierbare Steuerung, die mit Sensoren und Aktoren verbunden ist, mehrere Sanitärarmaturen beeinflussen kann und eine einfache Variation der Steuerung ermöglicht ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den in den untergeordneten Ansprüchen genannten Merkmalen.

Die erfindungsgemäße Konfiguration zur komplexen Steuerung sanitärer Anlagen vereinfacht, durch den Einsatz speicherprogrammierbarer Steuerungen, eine erforderliche Veränderung des Steuerregimes für die

einzelnen angekoppelten Entnahmestellen. Außerdem ist es ebenfalls möglich mit einer Steuereinrichtung mehrere verschiedene Armaturenarten gemeinsam zu beeinflussen und auf einfache Art eventuell nachträglich anzuschließende neu- bzw. andersartige Armaturen in die Steuerung einzubeziehen.

Besonders günstig ist es, wenn die oder bei Erfordernis auch meherere speicherprogrammierbare Steuerungen zusätzlich mit einem Leitrechner gekoppelt sind. In diesem Fall wird ein nahezu vollständig optimiertes Wassermanagementsystem ganzer Gebäude bzw. Gebäudekomplexe möglich, da die mit den ohnehin vorhandenen Sensoren erfaßten Signale über die Steuereinrichtung zusätzlich entweder bereits in der speicherprogrammierbaren Steuerung zumindest zwischengespeichert oder über ein verbindendes Kommunikationsnetz im Leitrechner gespeichert und verarbeitet werden können.

Für die Verbindung der einzelnen Elemente, bis hin zum Leitrechner, kann auf ein bereits vorhandenes lokales Netzwerk, wie es in jüngerer Vergangenheit üblicherweise gleich bei der Errichtung von neuen Gebäuden, komplexen Sanierungen oder Rekonstruktionen installiert wird, zurückgegriffen werden.

Bei nachträglichem Einbau eines erfindungsgemäßen Systems können Verbindungen zwischen den einzelnen Elementen auf einfache und relativ kostengünstige Art 0 zumindest teilweise drahtlos hergestellt werden, um teure Installationen von Leitungen zu vermeiden. Beispielsweise können die von Sensoren erfaßten Signale über Infrarot- oder Ultraschall-Sender auf optische oder akustische Empfänger übertragen und von dort der Steuereinheit zugeführt werden. In gleicher Weise

kann in entgegengesetzter Richtung von der Steuerung zum entsprechenden Aktor die Übertragung des Auslösesignales erfolgen.

Die gesamte Konfiguration kann, sollte ein Gebäudeleittechniksystem bereits vorhanden oder bei Neubau konzipiert sein, in dieses einbezogen werden, was zu einer nahezu vollständigen Einflußnahme auf die Optimierung sämtlicher Einflußfaktoren in Gebäuden mit nur einem einheitlichen Steuersystem führt.

Dadurch ist eine Überwachung der einzelnen Entnahmestellen bzw. Armaturen auch in Bezug auf Störungen möglich. In Rückkoppelung eines Fehlersignales kann der Leitrechner über die Steuerung eine fehlerhaft ermittelte Armatur sperren.

Außerdem kann der gesamte Betrieb des Sanitärsystems überwacht werden, daß heißt, der Wasserverbrauch der einzelnen Entnahmestellen wird erfaßt, protokolliert und ggf. statistisch ausgewertet. Oder es können bestimmte Störungen der verschiedensten Armaturen ermittelt und ausgewertet werden, um aus so gesammelten Erfahrungen konstruktive Schwachstellen zu beseitigen.

Bei veränderten Betriebsbedingungen, wie sie durch veränderte äußere Bedingungen, wie beispielsweise Temperaturschwankungen, den Einsatz neuer andersartiger oder zusätzlicher Armaturen, auftreten, kann durch veränderte Programmierung der Steuerung oder sollten mehrere Steuerungen vorhanden sein, der entsprechenden, Rechnung getragen werden. Die veränderte Programmierung kann entweder über den Leitrechner oder auch über den Eingang der speicherprogrammier-

baren Steuerung mittles Handprograminiergerat erfolgen. Dabei kann die geänderte Programmierung mit Hilfe von den Ausgängen der Steuerung zugeordneten Kontrollampen sofort überprüft werden. Diese Lampen können zusätzlich zur visuellen Funktionsüberwachung der Steurung durch Servicepersonal dienen.

Als Sensoren für die Auslösung eines Signales, das eine bestimmte Armatur aktiviert, kommen für die meißten der im Sanitärbereich üblichen Wasserentnahmestellen opto-elektronische, radar-elektronische Sensoren, Piezo- oder Mikro-Taster und Drucksensoren zur Anwendung. Wobei die beiden erstgenannten aus hygienischer Sicht besonders vorteilhaft berührungslos funktionieren und die mittels Radar betriebenen unsichtbar installiert werden können, was einer möglichen mutwilligen Beschädigung entgegenwirkt.

Die genannten Sensoren beeinflussen teilweise gemeinsam mit Signalen, die durch bisher noch nicht genannte Strömungs-, Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren oder eine Zeitschaltung, die den Armaturen zugeordneten Aktoren. Die Aktoren geben den Austritt von Wasser, Reinigungs- oder Desinfektionsmittel frei und nach vorgegebener Zeit, die einer ebenso vorgegebenen Flüssigkeitsmenge entspricht, wird der Austritt wieder gesperrt.

Der Effekt der Signalkombination kann beispielsweise 0 dahingehend ausgenutzt werden, daß bei münzbetätigten Duschanlagen nicht die Menge des abgegebenen Wassers allein berücksichtigt wird, sondern durch gleichzeitige Messung der Temperatur des entnommenen Wassers, der Wasser- und Energiebedarf beachtet wird. Die Was-5 sertemperatur kann dabei mit Temperatursensoren, wenn

Mischeinrichtungen vorhanden sind, oder durch einen entsprechenden Sensor, der mit einer Thermostatregelung gekoppelt ist, gemessen werden.

Bei den bereits genannten Duschanlagen können Münzkontaktgeber auch für mehrere Duschstellen eingesetzt werden, was zu einem verringerten Installationsaufwand führt, wenn die Montage im spritzgeschützten Bereich erfolgt. So kann nur ein zentral installierter Münzkontaktgeber vorgesehen werden, der beliebig viele Duschplätze ansteuern kann. Dadurch ist nur eine Einrichtung zur Überprüfung der Münzen erforderlich und das Aktivieren des jeweilig gewünschten Duschplatzes kann mit Hilfe von einfachen, billigen Schaltern erfolgen. Deren Funktion über beispielsweise LED-Anzeigen kontrolliert werden kann. Das Öffnen des Ventiles des gewählten Duschplatzes kann zeitverzögert gesteuert oder mit den bereits genannten opto- und radar-elektronischen Sensoren, die direkt am Duschplatz installiert sind, ausgelöst werden.

Diese meherere Duschen zentral steuernde Einrichtung kann selbstverständlich auch mit der speicherprogrammierbaren Steuerung und über diese mit dem Leitrechner verbunden sein, so daß die bereits genannten Effekte auch bei dieser Art von Armaturen auftreten können. Defekte, die registriert worden sind, können durch Kontrolleuchten angezeigt werden oder sollte der Duschplatz mittels einer verschließbaren Tür gesichert sein, kann eine Sperrung des Platzes unter Benutzung eines Motorschlosses erfolgen, wenn entweder vom Leitrechner oder der Steuerung eine Störung erfaßt worden ist. In gleicher Weise kann natürlich auch im Toilettenbereich verfahren werden, um unerwünschte Benutzung defekter Toiletten zu verhindern.

Gerade im Naßbereich werden an Sauberkeit und Hygiene besonders hohe Anforderungen gestellt. Dies führt dazu, daß der Reinigungsaufwand hoch angesetzt werden muß. Die zentrale Steuerung kann auch in diesem Bereich Erleichterung schaffen, so daß beispielsweise zeitabhängig oder den Grad der Benutzung berücksichtigend, nach einer bestimmten Betätigungszahl eines Aktors, die im Leitrechner oder der Steuerung erfaßt wird, ein gesondertes Ventil geöffnet wird, durch das Reinigungs- und/oder Desinfektionsmittel evtl. gemeinsam oder nachfolgend mit Wasser die Armatur verlassen kann. So kann beispielsweise nach jeder zweiten Benutzung eines Duschplatzes, dieser selbsttätig desinfiziert und gereinigt werden. Ähnlich kann selbstverständlich auch bei Toiletten und Urinalanlagen verfahren werden.

Nachfolgend soll die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden.
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Dabei zeigt Fig. 1: eine schematische Darstellung

einer Sanitärsteurungskonfiguration eines Gebäudes;

Fig. 2: eine schematische Darstellung einer Mehrduschplatzanlage und

Fig. 3: die Steuerungseinrichtung für eine Mehrplatzduschanlage.

Aus der Figur 1 ist der schematische Aufbau für eine 0 komplexe Steuerung des gesamten Sanitärsystems eines Gebäudes entnehmbar. Bei diesem Beispiel ist für jede Etage eine gesonderte speicherprogrammierbare Steuerung 1 vorgesehen, die über das bereits im Gebäude vorhandene lokale Netzwerk untereinander und zusätz-5 lieh mit einem Leitrechener 2 verbunden ist. Der

Leitrechner 2 ist dabei integraler Bestandteil des bereits auch für die Klimatisierung und andere Funktionen vorhandenen Gebaudeleittechniksystems.

Die kommunikative Verbindung der speicherprogrammierbaren Steuerungen untereinander kann im Bedarfsfall dahingehend ausgenutzt werden, daß eine ausgefallene Steuerung durch die andere noch funktionstüchtige ersetzt wird und diese deren Funktionen mit übernimmt.

Für die serielle Datenübertragung vom Leitrechner 2 zu den speicherprogrammierbaren Steuerungen 1 wird ein Bussystem 3 und ein Verbindungsleitungssystem 4 verwendet, das aufeinander abgestimmt ist.

Von den speicherprogrammierbaren Steuerungen 1 führen weitere Verbindungen 5 zu den einzelnen je nach Verwendungszweck ausgebildeten Armaturen und zwar zu deren Aktoren 6 und den entsprechend zugeordneten Sensoren 7, die die Signale zur Auslösung der Steuerung 1 liefern. Dabei sind die Sensoren 7 meißt direkt in die eigentliche Armatur integriert. Im linken Teil der oberen Etage ist eine vollständige Toilette schematisiert dargestellt. Hierbei ist als zusätzliche Einrichtung, die durch die Steuerung beeinflußbar ist, ein Motorschloß 8 in der die Toilette versperrenden Tür 10 vorhanden, daß auch manuell verschließbar ist und ebenso geöffnet werden kann. Außerdem besteht jedoch die Möglichkeit, nachdem über die Steuerung und die Sensoren 7 dieses Sanitärbereiches ein Fehlersignal eine Störung angezeigt hat entweder direkt von der entsprechend programmierten Steuerung 1 oder vom Leitrechner 2 das Motorschloß 8 aktiviert und dadurch die Tür 10 verschlossen wird. Somit ist

gewährleistet, daß ohne zusätzliche Kontrolle eine defekte Einrichtung selbsttätig gesperrt und eine unerwünschte Benutzung verhindert wird.

Mit Hilfe eines nicht dargestellten Feuchtigkeitssensors kann in einem Duschraum, wie er schematisch im rechten Raum der unteren Etage dargestellt ist, ein Ventilator 9 aktiviert werden, wenn ein vogegebener Grenzwert der Luftfeuchtigkeit erreicht ist. Dieser Grenzwert kann ebenfalls entweder direkt in der Steuerung 1 oder im Leitrechner 2 überwacht werden.

Eine weitere Sicherung bietet die erfindungsgemäße Konfiguration, dadurch, daß bei nicht geöffneten oder ohne ein Öffnungssignal geöffneten Wasserentnahmestellen, das entsprechende Hauptabsperrventil 11 gesperrt wird, was ohne weiteres feststellbar ist. Bei einem Abfall des Druckes in der Wasserleitung, der mit einem Drucksensor oder einem Strömungssensor ermittelt werden kann, wird es automatisch geschlossen und Überschwemmungen im Gebäude gehören der Vergangenheit an.

Für die Auswertung und Protokollierung der Überwachung des gesamten Sanitärsystems ist dem Leitrechner 2 ein Bildschirm 12 und ein Drucker 13 zugeordnet.

Aus Figur 2 ist der schematische Aufbau der Steuerung für eine Zweiplatzduschanlage mit einem Münzkontaktgeber 14 zu entnehmen. In diesem Beispiel ist der Münzkontaktgeber 14 mit je einer gesonderten Münzaufnahme für jeden Duschplatz versehen.

Nach Einwurf eines vorgegebenen Geldbetrages und Überprüfung der Münzen wird über ein Leitungssystem 15 der entsprechende Sensor 17 in der Duscharmatur aktiviert und in Bereitschaft gebracht. Empfängt er dann ein Auslösesignal, daß heißt eine Person tritt in seinen Wirkungsbereich wird das Magnetventil geöffnet und Wasser kann aus der Dusche 16 entnommen werden. Hierbei richtet sich die Öffnungszeit neben dem eingeworfenen Geldwert auch nach der am Thermostat 18 eingestellten Wassertemperatur, so daß auch der tatsächliche Energieverbrauch preislich berücksichtigt werden kann.

Eine Mehrplatzeinrichtung insbesondere für die Steuerung von Duschen ist in Fig. 3 dargestellt. Das Steuergerät 19 nimmt im Gehäuse einen Münzkontaktgeber auf, mit dessen Hilfe die eingeworfenen München überprüft werden und anschließend das Gerät zur Auswahl einer Wasserentnahmestelle, also einer konkreten Dusehe, in Bereitschaft gebracht wird. Die Auswahl kann dann über entsprechend gekennzeichnete Tasten 21 erfolgen, denen Kontrolleuchten 22 zugeordnet sind. Die Kontrolleuchten 22 zeigen an, ob die entsprechende Dusche entweder belegt oder defekt ist und zur Zeit nicht benutzt werden kann. Das Freigeben des Wasserventils kann dann über eine Verzögerungsschaltung oder wie beim Beispiel nach Fig. 2 mit Hilfe von Sensoren erfolgen.

An Stelle des Münzkontaktgebers 20 kann auch eine Magnetkartenleseeinrichtung für den gleichen Zweck Verwendung finden. Diese Form bietet sich in größeren Einrichtungen mit großer Frequentierung und einem hohen Stammkundenpotential an.

Claims

Schutzansprüche

1. Konfiguration zur komplexen Steuerung von sanitären Anlagen, bestehend aus:

- elektrisch ansteuerbaren Sanitärarmaturen, mindestens einer übergeordneten speicherprogrammierbaren Steuerung, Sensoren, die jeweiligen Sanitärarmaturen zugeordnet sind und
- einem verbindenden Kommunikationsnetz.

2. Konfiguration nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die speicherprogrammierbare(n) Steuerung(en) mit einem Leitrechner verbunden ist/sind.

3. Konfiguration nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die speicherprogrammierbare (n) Steuerung(en) an ihren Eingängen mit Sensoren und an ihren Ausgängen mit Aktoren verbun

den sind.

4. Konfiguration nach einem der Ansprüche von

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kommunikation ein lokales Netzwerk eines Bauwerkes oder Baukomplexes nutzbar ist.

5. Konfiguration nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die speicherprogrammierbare(n) Steuerung(en) über den Leitrechner pro

grammierbar ist/sind.

6. Konfiguration nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die speicherprogrammierbare(n) Steuerung(en) über ein an einen Eingang

anschließbares Handprogrammiergerät programmierbar ist/sind.

7. Konfiguration nach einem der Ansprüche von

1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des

Leitrechners die Überwachung der Sanitärarmaturen, durch Datenerfassung, deren Verarbeitung, Speicherung und Auswertung sowie die Feststellung und Auswertung von Störungen, erfolgt. 10

8. Konfiguration nach einem der Ansprüche von

1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Gebäudeleittechniksystem koppelbar ist.

9. Konfiguration nach Anspruch 1 bis 8, dadurch

gekennzeichnet, daß opto-elektronische Sensoren die speicherprogrammierbare(n) Steuerung(en) ansteuern.

10. Konfiguration nach Anspruch 1 bis 8, dadurch

gekennzeichnet, daß radar-elektronische Sensoren die speicherprogrammierbare(n) Steuerung(en) ansteuern.

11. Konfiguration nach Anspruch 1 bis 8, dadurch

gekennzeichnet, daß Piezo-Taster die speicherprogrammierbare (n) Steuerung(en) ansteuern.

12. Konfiguration nach Anspruch 1 bis 8, dadurch

gekennzeichnet, daß Drucksensoren die speicherprogrammierbare (n) Steuerung(en) ansteuern.

13. Konfiguration nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Strömungssensoren, die im bzw. am Rohrleitungssystem angeordnet sind, die

speicherprogrammierbare(n) Steuerung(en) ansteuern.

14. Konfiguration nach Anspruch 1 bis 8, dadurch

gekennzeichnet, daß Temperatursensoren die spei

cherprogrammierbare (n) Steuerung(en) ansteuern.

15. Konfiguration nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Feuchtigkeitssensoren die speicherprogrammierbare(n) Steuerung(en) ansteu

ern.

16. Konfiguration nach Anspruch 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die speicherprogrammierbare(n) Steuerung(en) mit einer Kombination ver

schiedener Sensoren, zur Beeinflussung mindestens einer Sanitärarmaturart ansteuerbar ist/-sind.

17. Konfiguration nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Münzkontaktgeber zur Ansteuerung mindestens einer Wasserabgabeeinrichtung vorhanden ist.

18. Konfiguration nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Münzkontaktgeber mit einer Auswahleinrichtung zur Ansteuerung mehrerer Wasserabgabeeinrichtungen vorhanden ist.

19. Konfiguration nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabemenge der mittels Münzkontaktgeber und/oder Auswahleinrichtung geöffneten thermostat- oder mischergeregelten Wasserabgabeeinrichtung mittels einer Zeit-

schalteinrichtung und eines Wassertemperatursensors variierbar ist.

20. Konfiguration nach einem der Ansprüche von

1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kom

munikation der einzelnen Elemente zumindest
teilweise drahtlos erfolgt.

21. Konfiguration nach einem der Ansprüche von

1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer

mittels Sensor erfaßten Störung einer Sanitärarmatur diese über die zuständige speicherprogrammierbare Steuerschaltung sperrbar ist.

22. Konfiguration nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß bei Störung einer Sanitärarmatur
ein Motorschloß aktivierbar und damit der freie Zugang zu dieser sperrbar ist.

23. Konfiguration nach einem der Ansprüche von

1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zähleinrichtung die zuständige speicherprogrammierbare Steuerschaltung nach Erreichen eines Maximalwertes, einer Betätigungszahl einer Sanitä-

rarmatur, die mittels einer Zähleinrichtung ermitteilt ist, ein zusätzliches Ventil für den
Austritt eines Reinigungs- oder Desinfektionsmittels freigibt.