Namiesto systému osmózy v karavane ...

Čas čítania 9 zápisnice

Aktualizované - október 28, 2024

Čerpadlá inštalované v obytných vozidlách často neposkytujú potrebný tlak na prevádzku osmózneho systému. Z tohto dôvodu je tu uvedené alternatívne riešenie, ktoré možno prevádzkovať pomocou bežného tlakového čerpadla v obytných vozidlách.

Alternatívne

Alternatívu tvoria tie isté štyri filtre, ktoré sú zvyčajne umiestnené pred osmóznou membránou: (piesok, nečistoty), GAC filter uhlíkový filter (chlór, organické znečisťujúce látky, pesticídy, insekticídy, rozpúšťadlá), CTO filter aktívne uhlie 5 µm, UF filter 0,02 µm (baktérie, vírusy).

Membrána na osmózu a dva následné stupne s aktívnym uhlím a remineralizáciou sú vynechané, rovnako ako všetky ostatné technológie, ako je riadiaca jednotka, čerpadlo atď.
Výhoda: Minerály zostávajú vo vode, preto sa nemení chuť ani vodivosť a nie je potrebná obvyklá remineralizácia. Z toho vyplýva aj výhoda v oblasti nákladov na spotrebu.

UV-C nahrádza osmóznu membránu

Systém UV-C s vlnovou dĺžkou 254 nm nahrádza osmóznu membránu zodpovednú za (relatívnu) sterilitu. Voliteľný škrtiaci ventil umožňuje presné nastavenie požadovaného prietoku, čím možno dosiahnuť úroveň sterility viac ako 99,99 %.
V praxi sa pri priemere hadice 6 mm a tlakovom čerpadle Shurflo 2095-204-412 dosiahol prietok 1,5 litra za minútu - bez použitia obmedzovača prietoku - čo je menej ako požadovaných 1,6 litra za minútu vzhľadom na úroveň sterility 99,99 %.

Funkcia filtračnej jednotky

Keďže jednotka UV-C s UVT (UV prenos) 90 % je umiestnená PRED filtračnou jednotkou, do filtračných vložiek sa nedostane voda kontaminovaná baktériami. Prečo teda potrebujeme filtre?

No na jednej strane UV-C žiarenie neodstraňuje látky, ako sú hormóny, zvyšky liekov, pesticídy atď., ale "len" ničí genetický kód, DNA baktérií a vírusov. Na druhej strane po UV-C žiarení zostávajú nereaktivovateľné bakteriálne/vírusové fragmenty, ktoré sa odstránia posledným filtrom s veľkosťou 0,02 µm (alebo voliteľne dostupným filtrom s veľkosťou len 0,01 µm - ultrafiltrácia).

Rezíduá liekov, hormóny a pesticídy sú však odfiltrované napríklad filtračnou membránou s veľkosťou 0,02 µm (pozri tiež štúdiu Odstraňovanie steroidných mikropolutantov pomocou membránovej filtrácie s asistenciou sférického aktívneho uhlia na báze polymérov (PBSAC)). Preto je táto fáza filtra nevyhnutná!

Prepínanie cez 2-cestný ventil

Motorizovaný dvojcestný ventil prepína medzi zdrojmi vody v nádrži a vo filtračnom systéme UV-C. V režime nečinnosti dvojcestný ventil spája nádrž a vodovodný kohútik. Pri prepnutí do režimu UV-C dvojcestný ventil prepína na filtračný systém UV-C a vodovodný kohútik.

Prečo je dôležité dbať na polaritu elektrického pripojenia ventilu? Spotreba elektrickej energie v obytnom automobile by mala byť na strane spotrebiča čo najnižšia, pretože elektrická energia je k dispozícii len vo veľmi obmedzenom rozsahu.
Z tohto dôvodu sú zvyčajne trvalé cesty vedené do vetvy, ktorá je pod napätím bez napätia, zatiaľ čo stav pod napätím spôsobuje polohu dočasného pripojenia.

Druhý dvojcestný ventil vo výstupnej vetve filtračnej jednotky prepína medzi UV-C a filtračnou jednotkou na vodovodný kohútik, aby sa pred prepnutím na vodovodný kohútik a vypustením vody bez baktérií odvádzala stagnujúca voda do odpadovej nádrže.

To možno vykonať pomocou časovača alebo systému SmartHome. Časový úsek by mal byť nastavený tak, aby sa obsah filtračnej jednotky a potrubia úplne naplnil čerstvou vodou v čase, keď sa dostane k výtoku z kohútika.

Pri vypnutom napájaní by malo byť pripojenie vodovodný kohútik filtračná jednotka aktívne a pri zapnutom napájaní prepnuté na odpadovú vodu. Ventil zobrazuje aktuálnu polohu posúvača prostredníctvom zobrazovacieho okienka na hornej strane a označuje beznapäťové pripojenia.

Opatrenia na prestavbu

Potrebné úpravy sa obmedzujú na výrobu nového držiaka pre filtračnú jednotku pozostávajúcu zo štyroch vyššie opísaných filtrov, premiestnenie zobrazovacej jednotky systému UV-C na centrálne miesto v kuchynskej časti obytného vozidla prostredníctvom päťžilového (ovládacieho) kábla a inštaláciu dvoch dvojcestných ventilov a ich potrubia.

Kam umiestniť systém?

"Kam" už bolo opísané v príspevku do Inštalácia osmózy a UV-C boli opísané jednotky.

Riešenie v údajne plnom "bezpriestorovom" karavane bolo jednoduché. Nie všetky voľné miesta sú samozrejmé. Niekedy sa musíte pozrieť do zákulisia, napr. na kryty podsvietenia, odstrániť odpadkové koše, aby ste tu alebo tam našli skrytý, ale voľný priestor, ktorý je prístupný zvonku cez dodatočne namontovaný servisný poklop.

Montáž filtračnej jednotky

Držiak filtračnej jednotky môže byť vyrobený z hliníkového L-profilu s rozmermi 60 x 20 x 3 mm a minimálnou dĺžkou mm. Otvory na montáž filtra sú prenesené z pôvodného držiaka.

Na úzkej strane L-profilu je vyvŕtaných päť otvorov (každý s miernym výškovým posunom) na pripevnenie jednotky k bočnej stene, každý s gumovými nárazníkmi s hrúbkou približne 4 mm, oddelenými od vibrácií, pomocou skrutiek Torx 5 x 25.

Samolepiaca penová guma, ktorá je nalepená na stene vo výške približne 10 cm (merané od podlahy), pomáha tlmiť vibrácie telesa filtra.

Pod filtrami by malo zostať asi 5 cm voľného miesta, aby sa dali v prípade potreby vymeniť.

Upozornenie: ľavá (vstup 6 mm) a pravá (výstup 10 mm) prípojka sú pripojené v opačnom smere a nie je možné ich otáčať, preto je dôležité zabezpečiť dostatok priestoru pre ľavú hadicu, aby sa dala položiť bez zalomenia alebo v prípade potreby zasunúť pod uhlom 90°.

Montáž filtra UV-C

Zostava ožarovacej jednotky UV-C s vlnovou dĺžkou 254 nm s UVT (Prenos UV žiarenia) 90 % je namontovaný na dvoch závesných skrutkách ukotvených v podlahe pomocou rúrkových držiakov s gumovým poťahom, ktoré tlmia vibrácie.

Jednotka UV-C by mala byť zarovnaná tak, aby kábel smeroval k riadiacej jednotke, a kábel by mal byť položený v širokom polomere.

Výber otvorov pre závesné skrutky musí umožniť spojenie pod uhlom 90° na oboch stranách bez ich kolízie, napr. pri zatváraní prevádzkovej klapky.

Pripojenie filtra a jednotky UV-C

Len filtračná jednotka má definovaný 10 mm vstup a 6 mm výstup. Jednotka UV-C sa môže podľa potreby prispôsobiť potrubiu prostredníctvom 1/2″ prípojky.

Potrubie pre obytné automobily je zvyčajne navrhnuté s priemerom 15 mm. V tomto prípade bolo znížené na 12 mm, najmä preto, že sa nakoniec musí ďalej znížiť na 10 mm alebo 6 mm.

Pri pripájaní jednotlivých redukcií by úseky hadíc nemali byť príliš krátke. Aspoň dva centimetre umožňujú flexibilitu, aj keď miernu, a ľahké nasadenie poistných krúžkov. Tie slúžia na ochranu pred neúmyselným uvoľnením spojenia.

Pri pripájaní hadíc ku konektorom dbajte na to, aby bola hadica po prekonaní prvého odporu (prídržné jazýčky) zasunutá do konektora až po koniec (približne jeden centimeter).
Niekedy sa mýlite a tešíte sa z fontány...

Elektrická úprava riadiacej jednotky UV-C

Jednotka zobrazuje funkciu a stav zdroja svetla UV-C pomocou LED diód. Tie musia byť nainštalované zvonku tak, aby boli viditeľné v priestore kuchyne.

Po uvoľnení šiestich krížových skrutiek možno kryt krytu opatrne odstrániť: Elektronika a LED diódy sú vzadu pripevnené dvoma skrutkami.
V elektronike, ktorá je pripevnená dvoma krížovými skrutkami, sa nachádza procesor, ktorý monitoruje životnosť UV-C lampy, a NVRAM (nevolatilná pamäť), ktorá sčítava prevádzkové časy a vypína sa pri nastavenej životnosti, ale tiež ovláda tri stavové LED diódy.

Celý obvod je napájaný prevádzkovým napätím len prostredníctvom dvoch káblov. Jeden z nich stále vedie k vypínaču.

Operačné svetlo je pripojené k predradníku, ktorý je pripevnený k základni krytu, pomocou dvoch ďalších káblov.

Dva káble pre riadiacu elektroniku, dva káble pre kontrolku prevádzky a druhý (červený) kábel pre vypínač musia byť položené v priestore kuchyne pomocou päťžilového riadiaceho kábla.
Káblové kanály sa inštalujú vertikálne smerom nadol s tesniacimi káblovými priechodkami.

Teraz prázdny otvor kontrolky prevádzky by sa mal uzavrieť vhodným krytom.

Riadiaca elektronika jednotky UV-C zapadá do skrinky elektroniky osmózového systému, z ktorej sa odstráni lepiaca fólia na prednej strane a v prípade potreby sa nahradí vlastnoručne vyrobenou fóliou.
Do troch existujúcich otvorov v kryte, vyvŕtaných na 5 mm, sa umiestnia tri vhodne ohnuté LED diódy. Operačné svetlo sa zmestí do jedného z existujúcich otvorov (tu vpravo hore).

Káble sú vedené cez výrez v puzdre pre bývalú konektorovú lištu.

Potrubia

Pre názornejšie znázornenie potrubia:

Kvôli zjednodušeniu nie sú v schéme zobrazené redukcie. Skutočná inštalácia si zvyčajne vyžaduje kolená a prechodky z ½" na metrický rozmer hadice, pretože všetky armatúry sú navrhnuté v ½".

Schéma zapojenia

Elektrické zapojenia sú vysvetlené v grafickej schéme zapojenia, ktorá je zrozumiteľná aj pre technických laikov:

Ventily motora môžu byť zapojené nezávisle od polarity. Hneď po privedení napätia sa bez ohľadu na polaritu spustí spínací proces. Ak sa napätie vypne, ventil sa mechanicky vráti do pokojovej polohy.

Jednotka UV-C musí byť v kryte (riadiacej skrinke) pripojená so správnou polaritou. Úprava vnútorného obvodu je opísaná vyššie. Fialové vodiče predstavujú pripojenia (červené vodiče) na vypínači.

Riadiaci systém

Tu bolo zvolené riešenie SmartHome (Raspberry Pi a Homematic). V spojení s dvojitým tlačidlom, ktoré sa už používa na časovo riadené zapínanie a vypínanie, sa UV-C a filtračná jednotka aktivujú cez kanál krátkym stlačením tlačidla a deaktivujú dlhým stlačením tlačidla.

Pri zapnutí sa zapne jednotka UV-C a oba dvojcestné ventily. Pravý horný ventil na obrázku potom spája čerpadlo s jednotkou UV-C, zatiaľ čo ľavý ventil spája výstup filtračnej jednotky s odpadovým potrubím.

Toto spojenie sa udržiava počas celej doby preplachovania filtračnej jednotky. Ľavý ventil potom prepne výstup filtračnej jednotky na odbočku k vodovodnému kohútiku. Voda bez baktérií je potom k dispozícii na odber.

Po dokončení odberu vody sa dlhým stlačením tlačidla vynulujú oba ventily bez toho, aby sa do nich vnieslo napätie, čím sa vytvorí priame spojenie medzi čerpadlom a vodovodným kohútikom, pričom sa obíde UV-C a filtračná jednotka.

Programy

Potrebné sú len štyri malé programy:

• Zapnutie jednotky UV-C pomocou tlačidla
• Vypnite jednotku UV-C pomocou tlačidla
• Kontrola času zapnutia
• Vypnutie časového ovládania

Zariadenia

Vyžaduje sa 2-gangové tlačidlo (napr. HM-PB-2-WM55) a 4-gangový spínací pohon (HM-LC-Sw4-WM). Názvy kanálov boli zvolené náhodne a možno ich podľa potreby upraviť.

Označenie kanálov

• KU_TA_WP_K2 - Tlačidlový kanál 2
• KU_SW_MV_UVC_K2 - Spínací akčný člen 2 prepína elektromagnetický ventil na jednotku UV-C
• KU_SW_UVC_LAMPE_K1 - Spínací akčný člen 1 prepína jednotku UV-C
• KU_SW_MV_ABW_K3 - Spínací ovládač kanála 3 spína elektromagnetický ventil na odvádzanie odpadovej vody

Zapnutie jednotky UV-C pomocou tlačidla

Vypnite jednotku UV-C pomocou tlačidla

Kontrola času zapnutia

Stlačením tlačidla sa spína elektromagnetický ventil. Ten následne spustí nasledujúci program, ktorý iniciuje zapnutie UV-C lampy a prevádzku ventilu odpadovej vody na (v tomto prípade) 90 sekúnd a po uplynutí tejto doby prepne na vodovodný kohútik.

Čas potrebný na úplné odstránenie stojatej vody z filtrov a objemu ostatných potrubí, kým sa z nich môže odčerpať čerstvá voda, závisí od ich naplnenia.

Vypnutie časového ovládania

Program sa spustí aj zapnutím elektromagnetického ventilu a po uplynutí nastaveného času 10 sekúnd (tu) vypne UV-C lampu.

Tým sa zabezpečí, že všetky zárodky v jednotke UV-C boli spoľahlivo zničené, čím sa vylúči možnosť opätovnej kontaminácie.

Meranie TDS

V súvislosti so systémami osmózy sa Meranie TDS (Celkový obsah rozpustených pevných látok) ako dôkaz účinnosti. Meracie zariadenia preto merajú zložky rozpustené vo vode a udávajú ich v ppm (častice na milión) alebo v S (Siemens) na.
Približne 2 μS/cm predstavujú 1 ppm (mg/l). Koeficient TDS pre povrchovú vodu sa vo všeobecnosti pohybuje v rozmedzí 0,5 ... 0,8, v priemere 0,65, čo zodpovedá 280 μS/cm alebo 179 ppm.

Výsledok závisí od koncentrácie a pohyblivosti iónov, ako aj od teploty roztoku a, samozrejme, od kvality meracieho zariadenia a jeho predchádzajúcej kalibrácie.

Užitočným prístrojom je napríklad PCE-PH 30 v kalibrovanej verzii, vrátane puzdra a kalibračných roztokov, ako aj kalibračného certifikátu.

Zatiaľ čo hodnoty okolo 40 μS/cm sa považujú za normálne pre osmotickú vodu, voda z vodovodu má hodnoty medzi 170 ... 370 μS/cm. Cieľom filtrácie vody - bez osmóznej membrány - by preto mala byť hodnota okolo 200 ... 300 ppm, ktorá vychádza z obsahu čistých minerálov.
Mechanickou filtráciou až na 0,01 alebo 0,02 μm sa tiež dosiahne úroveň sterility približne 90 %.

Ošetrenie UV-C vedie k zničeniu všetkých mikroorganizmov, ako sú baktérie a vírusy. Pri dostatočnom ožiarení (aby sa zabránilo enzymatickej rekonštrukcii DNA poškodenej UV žiarením fotolýzami) možno dosiahnuť sterilitu až 99,9999 %.

Náklady na údržbu

Náklady na údržbu pri výmene filtra raz ročne sú veľmi obmedzené. Životnosť lampy UV-C je 10 000 prevádzkových hodín, čo znamená nepretržitú prevádzku viac ako jeden rok, čo znamená, že výmena približne za päť rokov by mala byť viac ako dostatočná.

Záver

Ak chcete ponechať chuť vody do značnej miery nedotknutú, t. j. zachovať obsah minerálov, ale napriek tomu si chcete vychutnať vodu akéhokoľvek pôvodu bez baktérií, je tu uvedené alternatívne riešenie dobrou voľbou.