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Aktualisiert – Ekim 28, 2024
Im Wohnmobil verbaute Pumpen liefern oft nicht den nötigen Druck, um eine Osmose-Anlage zu betreiben. Deshalb wird hier eine Alternativlösung vorgestellt, die mit einer herkömmlichen Druckpumpe des Wohnmobils betrieben werden kann.
alternatif
Die Alternative besteht aus den selben vier Filtern, die üblicherweise vor der Osmose-Membran angeordnet sind: PP-Filter 10 µm (filtert lt. Hersteller – Sand, Verunreinigungen), GAC-Filter Carbon-Filter (Chlor, org. Schadstoffe, Pestizide, Insektizide, Lösungsmittel), CTO-Filter Aktivkohle 5 µm , UF-Filter 0,02 µm (Bakterien, Viren).
Die Osmose-Membran, sowie die beiden nachfolgenden Aktivkohle- und Remineralisierungs-Stufen entfallen, ebenso die gesamte sonstige Technik, wie Steuerung, Pumpe, etc..
Vorteil: Mineralien verbleiben im Wasser, weshalb weder Geschmack, noch Leitfähigkeit verändert werden und die sonst übliche Remineralisierung unnötig wird. Dadurch ergibt sich auch ein Verbrauchs-Kosten-Vorteil.
UV-C ersetzt Osmose-Membran
Eine 254 nm UV-C-Anlage ersetzt die für eine (relative) Keimfreiheit verantwortliche Osmose-Membran. Ein optionales Drosselventil ermöglicht die exakte Einstellung der gewünschten Durchflussmenge, wodurch eine Keimfreiheit von über 99,99 % erreicht werden kann.
In der Praxis hat sich bei 6 mm Schlauchdurchmesser und der Shurflo 2095-204-412 Druckpumpe ein Durchsatz von 1,5 Ltr. / Min. – ohne Einsatz eines Durchflussmengenbegrenzers – ergeben, was unterhalb der geforderten 1,6 Ltr. / Min. bezogen auf die 99,99 %-ige Keimfreiheit liegt.
Funktion der Filter-Einheit
Da die UV-C Einheit mit einer UVT (UV Transmission) von 90 % VOR der Filtereinheit liegt, gelangt kein keimbelastetes Wasser an die Filtereinsätze. Wozu dann noch die Filter?
Nun, einerseits beseitigt die UV-C Bestrahlung keine Stoffe, wie Hormone, Medikamentenrückstände, Pestizide, etc., sondern sie zerstört „nur“ den genetischen Code, die DNA der Bakterien und Viren, andererseits verbleiben nach der UV-C Bestrahlung nicht reaktivierbare Bakterien- / Viren-Fragmente, die von dem letzten 0,02 µm Filter (oder auch optional verfügbarem Filter von nur 0,01 µm – Ultra-Filtration) entfernt werden.
Medikamentenrückstände, Hormone und Pestizide werden jedoch von z.B. der 0,02 µm Filtermembran gefiltert (s.a. die Studie Removal of steroid micropollutants by polymer-based spherical activated carbon (PBSAC) assisted membrane filtration). Deshalb ist genau diese Filterstufe essenziell!
Umschaltung via 2-Wege-Ventil
Ein motorisch betriebenes Zwei-Wege-Ventil schaltet zwischen den Wasserquellen Tank und UV-C-Filter-System um. Im Ruhezustand verbindet das Zwei-Wege-Ventil Tank und Wasserhahn. Wird auf UV-C geschaltet, wechselt das Zwei-Wege-Ventil auf UV-C-Filter-System und Wasserhahn.
Warum ist es wichtig auf die Polarität des elektrischen Ventil-Anschlusses zu achten? Der Stromverbrauch soll im Wohnmobil verbraucherseitig so gering als möglich gehalten werden, da elektrische Energie nur sehr begrenzt verfügbar ist.
Deshalb werden die üblicherweise dauerhaften Wege auf den Zweig verlegt, der spannungsfrei aufgesteuert ist, während der mit Spannung beaufschlagte Zustand, die temporäre Verbindungsstellung bewirkt.
Ein zweites Zwei-Wege-Ventil im Auslass-Zweig der Filter-Einheit übernimmt die Umschaltung zwischen UV-C und Filter-Einheit auf den Wasserhahn, um das ggf. abgestandene Wasser in den Abwassertank zu befördern, ehe es auf den Wasserhahn umschaltet und das keimfreie Wasser ausgibt.
Dies kann über eine Zeitsteuerung oder SmartHome erfolgen. Die Zeitdauer sollte so bemessen sein, dass der Wasserinhalt der Filtereinheit und der Verrohrung bis zum Wasserhahn-Austritt vollständig mit Frischwasser aufgefüllt wurde.
Im spannungslosen Zustand soll die Verbindung Wasserhahn <-> Filter-Einheit aktiv sein, spannungsführend auf Abwasser umgeschaltet werden. Das Ventil zeigt über ein Sichtfenster auf der Oberseite die aktuelle Position des Schiebers an und weist auf die – spannungsfrei verbundenen – Anschlüsse hin.
Umbau-Maßnahmen
Die erforderlichen Umbauten halten sich in Grenzen und beschränken sich auf die Anfertigung einer neuen Halterung für die aus den beschriebenen vier Filtern bestehende Filtereinheit, die Verlegung der Anzeigeeinheit der UV-C-Anlage an eine zentrale Stelle im Küchenbereich des Wohnmobils über ein fünfadriges (Steuer-)Kabel, sowie den Einbau der zwei Zwei-Wege-Ventile und deren Verrohrung.
Wohin mit der Anlage?
Das Wohin ist bereits in einem Beitrag zum Einbau der Osmose und UV-C Einheiten beschrieben worden.
Die Lösung im vermeintlich vollen „Kein-Platz“-Wohnmobil war einfach. Nicht alle freien Räume sind offensichtlich. Manchmal muss man hinter die Kulissen schauen, sprich, z.B. Abdeckungen hinterleuchten, Abfalleimer entfernen, um hier oder da versteckten, aber freien Raum zu finden, den man von außen, über eine nachträglich eingebaute Service-Klappe, zugänglich machen kann.
Halterung der Filtereinheit
Die Halterung der Filtereinheit kann aus einem Aluminium-L-Profil von 60 x 20 x 3 mm und einer Mindestlänge von mm hergestellt werden. Die Bohrungen für die Filterbefestigung werden von der Original-Halterung übertragen.
Die Schmalseite des L-Profils wird mit fünf Bohrungen (jeweils etwas in der Höhe zueínander versetzt), um die Einheit an eine Seitenwand, jeweils über Gummipuffer von etwa 4 mm Dicke vibrationsentkoppelt, mit Torx-Schrauben 5 x 25 zu befestigen.
Zur Vibrationsdämpfung der Filtergehäuse hilft ein selbstklebendes Moosgummi, das in etwa 10 cm Höhe (vom Boden aus gemessen) an die Wand geklebt wird.
Unterhalb der Filter sollen etwa 5 cm Raum verbleiben, um sie bedarfsweise tauschen zu können.
Zu beachten: die links- (Eingang 6 mm) und rechtsseitigen (Ausgang 10 mm) Anschlüsse sind gegenläufig und nicht drehbar angebracht, weshalb auf genügend Raum für den linken Schlauch geachtet werden muss, um ihn, ohne zu knicken, verlegen, bzw. ggf. 90°-Winkel einsetzen zu können.
Montage UV-C Filter
Die Montage der 254 nm emittierenden UV-C Bestrahlungseinheit mit einer UVT (UV-Transmission) von 90 % erfolgt auf zwei im Boden verankerten Stockschrauben mit aufgesetzten, gummiüberzogenen, und damit vibrationsdämpfenden, Rohrhalterungen.
Die Ausrichtung der UV-C Einheit sollte mit dem Kabel in Richtung der Steuereinheit erfolgen, das Kabel in weitem Radius verlegt werden.
Die Wahl der Bohrungen für die Stockschrauben muss den beidseitigen Anschluss von einem 90°-Winkeln erlauben, ohne, dass diese z.B. beim Schließen der Service-Klappe kollidieren.
Anschluss Filter- und UV-C Einheit
Einzig die Filter-Einheit hat einen definierten 10 mm Ein- und 6 mm Ausgang. Die UV-C Einheit kann beliebig über den 1/2″ Anschluss an die Verrohrung adaptiert werden.
Eine Wohnmobil-Verrohrung ist i.d.R. mit 15 mm ausgeführt. Hier wurde auf 12 mm reduziert, zumal letztlich auf 10 mm, bzw. 6 mm weiter verringert werden muss.
Bei den Verbindungen der einzelnen Reduzierstücke sollten die Schlauchstücke nicht zu kurz sein. Wenigstens zwei Zentimeter erlauben eine, wenn auch geringe, Flexibilität und das leichte Einsetzen der Sicherungsringe. Diese dienen dem Schutz vor unbeabsichtigtem Lösen der Verbindung.
Beim Anschließen der Schläuche an die Verbindungsstücke ist zu beachten, dass der Schlauch, nach Überwinden des ersten Widerstandes (den Haltezungen), bis zum Ende (etwa ein Zentimeter) in das Verbindungsstück geschoben wird.
Mitunter täuscht man sich und wird mit einem Springbrunnen beglückt …
Elektrische Modifikation der UV-C Steuereinheit
Die Einheit zeigt die Funktion und den Status des UV-C Leuchtmittels über LEDs an. Diese gilt es nach Extern zu verlegen, damit sie im Küchenbereich sichtbar sind.
Die Gehäuseabdeckung lässt sich nach Lösen von sechs Kreuzschlitzschrauben vorsichtig abnehmen: Rückseitig ist die Elektronik samt LEDs mit zwei Schrauben befestigt.
Die mit zwei Kreuzschlitzschrauben befestigte Elektronik beherbergt u.a. den die Lebensdauer des UV-C Strahlers überwachenden Prozessor, sowie das NVRAM (nichtflüchtiger Speicher), der die Betriebszeiten aufaddiert und bei der eingestellten Lebensdauer entsprechend abschaltet, aber auch die drei Status-LEDs ansteuert.
Die gesamte Schaltung wird lediglich über zwei Kabel mit der Betriebsspannung versorgt. Eines davon führt noch zum Einschalter.
Die Betriebsleuchte ist über weitere zwei Kabel mit dem Vorschaltgerät, das auf dem Gehäuseboden befestigt ist, verbunden.
Sowohl die zwei Kabel der Steuerelektronik, als auch die beiden der Betriebs-LED und das zweite (rote) Kabel des Einschalters sind über eine fünfadrige Steuerleitung in den Küchenbereich zu verlegen.
Kabeldurchführungen werden senkrecht nach unten mit abdichtenden Kabelverschraubungen umgesetzt.
Die nun leere Öffnung der Betriebs-LED sollte mit einer passenden Abdeckkappe verschlossen werden.
Die Steuerelektronik der UV-C Einheit passt in die Elektronik-Box der Osmose-Anlage, von der die frontseitige Klebefolie entfernt und ggf. gegen eine selbst angefertigte ausgetauscht wird.
Drei vorhandene Bohrungen im Gehäuse, auf 5 mm aufgebohrt, nehmen die drei, passend gebogenen, LEDs auf. Die Betriebsleuchte findet Platz in einer der vorhandenen Bohrungen (hier rechts oben).
Die Kabel werden durch die Gehäuseaussparung für die ehemalige Steckerleiste geführt.
Verrohrung
Um die Verrohrung anschaulicher darzustellen:
Der Einfachheit halber wurden Reduzierungen im Schema nicht dargestellt. Die tatsächliche Verlegung erfordert i.d.R. noch Winkelstücke und Übergangsverschraubungen von ½“ auf das metrische Schlauchmaß, da alle Verschraubungen in ½“ ausgeführt sind.
Devre şeması
Die elektrischen Verbindungen erläutert der, auch für technische Laien nachvollziehbare, grafisch aufgearbeitete Schaltplan:
Die Motorventile können unabhängig von der Polarität beschaltet werden. Sobald Spannung anliegt, gleich welcher Polarität, startet der Umschaltvorgang. Wird die Spannung abgeschaltet, fährt das Ventil mechanisch in die Ruhestellung zurück.
Die UV-C Einheit muss polrichtig im Gehäuse (Steuerungs-Box) angeschlossen werden. Die Modifikation der internen Schaltung ist weiter oben beschrieben. Die violetten Leitungen repräsentieren die Anschlüsse (rote Kabel) am Einschalter.
Steuerung
Hier wurde die Lösung mittels SmartHome (Raspberry Pi und Homematic) gewählt. In Verbindung mit dem ohnehin schon zur zeitgesteuerten Ein- und Ausschaltung genutzten Zweifach-Taster, werden die UV-C und die Filter-Einheit über einen Kanal mit einem kurzen Tastendruck aktiviert, bzw. einem langen Tastendruck deaktiviert.
Beim Einschalten werden die UV-C Einheit und beide 2-Wege-Ventile eingeschaltet. Das in der Abbildung obere rechte Ventil verbindet daraufhin die Pumpe mit der UV-C Einheit, während das linke Ventil den Ausgang der Filter-Einheit mit der Abwasserführung verbindet.
Für die Zeitdauer der Spülung der Filter-Einheit bleibt diese Verbindung aufrecht erhalten. Danach schaltet das linke Ventil den Ausgang der Filter-Einheit auf die Abzweigung zum Wasserhahn. Damit steht keimfreies Wasser zur Entnahme zur bereit.
Nach Beendigung der Wasserentnahme sorgt ein langer Tastendruck zur spannungsfreien Rückstellung beider Ventile, wodurch die direkte Verbindung zwischen Pumpe und Wasserhahn, unter Umgehung der UV-C und Filter-Einheit, hergestellt wird.
programlar
Es sind nur vier kleine Programme nötig:
- Einschalten der UV-C Einheit per Taster
- Ausschalten der UV-C Einheit per Taster
- Zeitsteuerung Einschalten
- Zeitsteuerung Ausschalten
Cihazlar
Benötigt werden ein 2-fach Taster (z.B. HM-PB-2-WM55), sowie ein 4-fach Schaltaktor (HM-LC-Sw4-WM). Die Bezeichnungen der Kanäle sind willkürlich gewählt und können beliebig angepasst werden.
Kanal-Bezeichnungen
- KU_TA_WP_K2 – Taster Kanal 2
- KU_SW_MV_UVC_K2 – Schaltaktor Kanal 2 schaltet Magnetventil zur UV-C Einheit
- KU_SW_UVC_LAMPE_K1 – Schaltaktor Kanal 1 schaltet UV-C Einheit
- KU_SW_MV_ABW_K3 – Schaltaktor Kanal 3 schaltet Magnetventil zur Abwasserableitung
Einschalten der UV-C Einheit per Taster
Ausschalten der UV-C Einheit per Taster
Zeitsteuerung Einschalten
Mit Drücken des Tasters wird das Magnetventil geschaltet. Dies wiederum triggert das folgende Programm, das für das Einschalten der UV-C Lampe und die Betätigung des Abwasserventils für (hier) 90 Sekunden initiiert und nach Ablauf dieser Zeitspanne auf den Wasserhahn umschaltet.
Die Zeitdauer hängt von der Füllmenge der Filter und dem Volumen der weiteren Verrohrung ab, um diese vollständig vom darin abgestandenen Wasser zu befreien, ehe eine Frischwasser-Entnahme erfolgen kann.
Zeitsteuerung Ausschalten
Das Programm wird ebenso über das Schalten des Magnetventils gestartet und schaltet nach Ablauf der (hier) eingestellten Zeitspanne von 10 Sekunden die UV-C Lampe aus.
Damit wird gewährleistet, dass alle Keime in der UV-C Einheit zuverlässig vernichtet wurden und so eine mögliche Wiederverkeimung ausgeschlossen werden kann.
TDS-Messung
Im Zusammenhang mit Osmose-Anlagen wird häufig die TDS-Messung (Tamamen Çözünmüş Katılar) als Nachweis de Effizienz angeführt. Die Messgeräte messen also die im Wasser gelösten Bestandteile und geben diese in ppm (milyonda parça) , bzw. in S (Siemens) an.
Näherungsweise stehen 2 μS/cm für 1 ppm (mg/L). Der TDS-Faktor liegt bei Oberflächenwasser i.d.R. zwischen 0,5 .. 0,8, gemittelt 0,65, entsprechend 280 μS/cm oder 179 ppm.
Das Ergebnis hängt von der Konzentration und der Mobilität der Ionen, sowie der Temperatur der Lösung und, natürlich, der Qualität des Messgerätes und dessen vorangehenden Kalibrierung ab.
Ein brauchbares Gerät ist z.B. das PCE-PH 30 in der kalibrierten Variante, inkl. Koffer und Kalibrier-Lösungen, sowie Kalibrier-Zertifikat.
Während bei Osmose-Wasser Werte um 40 μS/cm als normal erachtet werden, hat Leitungswasser zwischen 170 .. 370 μS/cm. Ziel der Wasser-Filterung – ohne Osmose-Membran – sollte also ein Wert um 200 .. 300 ppm sein, der auf reinen Mineralgehalt gegründet ist.
Die mechanische Filterung bis hinab zu 0,01, bzw. 0,02 μm erreicht zudem bereits eine etwa 90 %-ige Keimfreiheit.
UV-C Behandlung führt zur Zerstörung sämtlicher Mikroorganismen, wie Bakterien und Viren. Bei ausreichender Bestrahlungsstärke (zur Vermeidung der enzymatischen Rekonstruktion UV-geschädigter DNA durch Photolyasen) kann eine Keimfreiheit von bis zu 99,9999 % erzielt werden.
Wartungskosten
Die Wartungskosten für den jährlich einmaligen Filter-Tausch halten sich sehr in Grenzen. Die Lebensdauer der UV-C Lampe beträgt 10.000 Betriebsstunden, was einen durchgängigen Betrieb von über einem Jahr bedeutet, mithin ein Wechsel in vmtl. rund fünf Jahren mehr als ausreichend sein dürfte.
Çözüm
Wer den Geschmack des Wassers weitgehend unangetastet lassen möchte, mithin den Mineralgehalt aufrecht erhalten, aber dennoch Wasser jeglicher Herkunft keimfrei genießen will, ist mit der hier aufgezeigten Alternativ-Lösung gut bedient.