DE202004002279U1 - Pressure control device for heating and cooling systems has control unit mounted on diaphragm receiving container and provided with pump and top-up - Google Patents

Pressure control device for heating and cooling systems has control unit mounted on diaphragm receiving container and provided with pump and top-up Download PDF

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Abstract

The control device has a control unit (1) mounted on a diaphragm receiving container (2) and provided with a pump and top-up as well as an integrated degasification unit (4) and an automatically operating outflow (5). The pressure control unit forms an alternating current assembly. A capacitive cable probe is provided to measure the water volume. The control for the pump can be built into a switch cabinet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckhaltevorrichtung, insbesondere für Heizungs- bzw. Kühlanlagen mit einem geschlossenen Wasserumlaufsystem, sowie einen Membranauffangbehälter.The present invention relates to a pressure maintenance device, especially for heating or cooling systems with a closed water circulation system, as well as a membrane collecting tank.

Um die Volumenänderungen zu kompensieren, die bei Heizungs- bzw. Kühlanlagen durch die thermische Ausdehnung bzw. Kontraktion verursacht werden, wurden früher ausschließlich offene Anlagen eingesetzt. Bei diesen offenen Anlagen wurden hochliegende Ausdehnungsgefäße installiert, die über Sicherheitsvorlauf- und Sicherheitsrücklaufleitungen mit der Heizungs- bzw. Kühlanlage verbunden werden mussten. Da die Heizungsanlagen auch zur damaligen Zeit bereits in den Kellenäumen installiert wurden, war es erforderlich, die Ausdehnungsgefäße über die offenen Systeme hochliegend, d.h. in den Dachräumen unterzubringen. Lange Anschlussleitungen zum Heizungssystem mit größeren Querschnitten aufgrund der Schwerkraftfunktion waren erforderlich. Infolge des ständig neu eingetragenen Sauerstoffes aus der Atmosphäre bei diesen Gefäßen wurde eine Oxidation und damit eine Korrosion der Leitungen verursacht, die immer wieder zu Schäden an solchen Anlagen führten.To compensate for the volume changes, the heating or cooling systems caused by thermal expansion or contraction, were earlier exclusively open systems. These open systems were high Expansion vessels installed, the above Security prep and Safety return lines with the heating or cooling system had to be connected. Since the heating systems also belonged to that time Time already in the trowel rooms were installed, it was necessary to place the expansion vessels over the open systems, i.e. to accommodate in the attics. Long Connection lines to the heating system with larger cross sections due the gravity function were required. As a result of the constantly new entered oxygen from the atmosphere in these vessels oxidation and thus corrosion of the lines, that keep causing damage led to such plants.

Um diesen Problemen zu begegnen, wurden geschlossene Anlagen eingesetzt unter Verwendung von Membrandruckausdehnungsgefäßen. Als erstes wurde zum Schutz der Behälter eine Gummimembrane zur Aufnahme des Heizungswas sers in die Behälter installiert. Damit wurde die Trennung von Heizungswasser mit dem Ausdehnungsbehälter vollzogen. Um das System zu schließen und damit keinen weiteren Sauerstoffeintrag in die Heizungsanlagen zuzulassen, wurde es weiterhin erforderlich, die Gefäße mit einem künstlichen Druck zu beaufschlagen. Beim Aufheizen der Anlage wird das Ausdehnungswasser von der eingebauten Gummimembrane aufgenommen und beim Abkühlen durch das vorgegebene Gaspolster wieder aus dem Membranenraum in den Anlagenkreislauf zurückgedrückt. Wasserseite und Gasseite haben aufgrund der undurchlässigen und flexiblen Membrane stets den gleichen Druck.To deal with these problems closed systems were used using diaphragm expansion vessels. As first was to protect the containers installed a rubber membrane to hold the heating water in the tank. This was the separation of the heating water with the expansion tank. To close the system and thus not to allow any further oxygen to enter the heating systems, it became necessary to use an artificial vessel To apply pressure. When the system heats up, the expansion water absorbed by the built-in rubber membrane and when cooling through the specified gas cushion from the membrane space back into the system circuit pushed back. Water side and Gas side due to the impermeable and flexible membrane always the same pressure.

Bei geschlossenen Systemen mit großen Wasserinhalten oder auch großen Ausdehnungsmengen bedingt durch hohe Vorlauftemperaturen bzw. bei sehr engen Druckabständen zwischen erforderlichem Vordruck und maximal möglichem Sicherheitsventilansprechdruck kann das notwendige Stickstoffvolumen das aufgenommene Wasservolumen um ein Vielfaches übersteigen. Es sind dann sehr große und teure Behälter erforderlich, die einen geringen Wirkungsgrad, d.h. geringes Wasseraufnahmevolumen und sehr großes Stickstoffvolumen, besitzen. Auch die Platzfrage spielt eine entscheidende Rolle.In closed systems with large water contents or even big ones Expansion quantities due to high flow temperatures or at very close printing distances between the required pre-pressure and the maximum possible safety valve response pressure the necessary volume of nitrogen can change the absorbed volume of water exceed many times. Then they are very big and expensive containers required, which has a low efficiency, i.e. low water absorption volume and very big Volume of nitrogen. The question of space also plays a crucial role.

Diese Problematik hat zur Entwicklung der Druckhaltestationen geführt. Der wesentliche Vorteil der Druckhalteanlagen ist das Arbeiten mit drucklosen geschlossenen Membranauffangbehältern, die das Heizungswasser sicher vor einem Kontakt mit der Atmosphäre schützen. Bei Erwärmung des Heizungswassers wird das durch die Expansion hervorgerufene Ausdehnungsvolumen über Überströmventile in den Membranauftankbehälter geleitet. Die Ansprechdrücke für das Öffnen der Überströmventile werden den jeweiligen Anlagedaten entsprechend festgelegt. Das Überströmventil begrenzt den Druck in der Anlage nach oben hin und verhindert das Ansprechen der Sicherheitsventile mit entsprechenden Wasserverlusten.This problem has to develop of the pressure maintenance stations. The main advantage of pressure maintenance systems is working with unpressurized closed membrane collecting tanks that hold the heating water protect against contact with the atmosphere. When the Heating water becomes the expansion volume caused by the expansion via overflow valves in the membrane tank directed. The response pressures for opening the overflow valves determined according to the respective system data. The overflow valve limits the pressure in the system upwards and prevents this Response of the safety valves with corresponding water losses.

Als Druckhaltestationen wurden luftseitig gesteuerte Anlagen mit Kompressor eingesetzt. Diese luftseitig gesteuerten Druckhaltestationen arbeiten mit druckbehafteten Membrandruckausdehnungsgefäßen mit ähnlicher Funktion wie beim reinen Membrandruckbehälter. Der durch das Abkühlen der Anlage entstehende Druckabfall wird durch Auffüllen des Luftpolsters in dem Membrandruckbehälter mittels Kompressor ausgeglichen. Nachteilig an dieser Anlage ist, dass durch den Abbau und das Wiederauffüllen des Luftpolsters bis zu 80 % des gesamten Membrandruckbehälters als Nutzinhalt zum Einsatz kommen. Bei der kompressorgesteuerten Druckhaltestation ist der Membranbehälter ständig druckbehaftet, d.h. es wird immer oberhalb der Membrane über den Kompressor ein Luftpolster, das dem Anlagedruck entsprechen muß, aufgeprägt. Des weiteren ist es nach jedem Abkühlvorgang und damit verbundenen Druckabfall in der Heizungsanlage mit Ansprechen des Kompressors notwendig, Luft aus der Umgebung und damit auch neuen Sauerstoff in den Membrandruckbehälter hineinzugeben.As pressure maintenance stations were on the air side controlled systems with compressor used. These are controlled on the air side Pressure maintenance stations work with pressure-sensitive diaphragm expansion vessels with a similar one Function like the pure membrane pressure vessel. The one by cooling the The resulting pressure drop is filled by filling the air cushion in the Diaphragm pressure vessel balanced by compressor. The disadvantage of this system is that by breaking down and refilling the air cushion up to 80% of the entire diaphragm pressure vessel is used as useful content come. With the compressor-controlled pressure maintenance station is the membrane containers constantly pressurized, i.e. it is always above the membrane over the compressor an air cushion, which must correspond to the system pressure, is embossed. Of it is another after each cooling process and associated pressure drop in the heating system with response of the Compressor necessary, air from the environment and thus new Add oxygen to the diaphragm pressure vessel.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Es liegt dementsprechend der Endung die Aufgabe zugrunde, eine Druckhaltevorrichtung bereitzustellen, die die Nachteile ausräumt, die mit der kompressorgesteuerten Druckhaltestation verbunden sind.The invention seeks to remedy this. Accordingly, the ending of the task is a pressure maintaining device To provide, which eliminates the disadvantages with the compressor controlled Pressure maintenance station are connected.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale, wobei hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Druckhaltevorrichtung auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird.This object is achieved according to the invention by the features specified in the characterizing part of the main claim, with regard to preferred configurations of the pressure maintaining device according to the invention on the characteristics of the subclaims is referred.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine an dem Behälter montierte Steuereinheit mit mindestens einer Pumpe sowie einem Überströmventil und einer Nachspeisung vorgesehen, während gleichzeitig eine integrierte Entgasung sowie eine selbsttätig arbeitende Einspeisung angeschlossen ist, wobei die Anlage als Wechselstromaggregat ausgebildet ist.According to a preferred embodiment of the Invention is one on the container assembled control unit with at least one pump and one overflow valve and a make-up provided, while an integrated Degassing and an automatic working feed is connected, the system as an AC generator is trained.

Es können zur besseren Anpassung auch mehrere Pumpen vorgesehen sein. Zur Wasservolumenmessung ist zweckmäßigerweise eine kapazitive Seilsonde vorgesehen.It can be used for better customization several pumps can also be provided. For water volume measurement is expediently a capacitive rope probe is provided.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit mit mindestens einer Pumpe in einem Schaltschrank eingebaut. Eine Anzeigeeinrichtung ist vorgesehen für Druck, Niveau, Druckhaltung, Entgasung, Membranbruch, Nach- und Abspeisung im Betrieb sowie Mengenanzeige.According to one embodiment of the invention, the control unit with at least one pump is installed in a control cabinet. An ad The device is designed for pressure, level, pressure maintenance, degassing, diaphragm rupture, make-up and make-up during operation and quantity display.

Damit ergeben sich wesentliche Vorteile gegenüber der luftseitig gesteuerten Druckstation mit Kompressor. Ein wesentlicher Vorteil der wassergesteuerten Druckhaltestation liegt im Arbeiten mit einem drucklosen Auffangbehälter. Durch die eingebaute Membrane wird das Heizungswasser völlig von der Umgebung getrennt. Die erforderlichen Voluminaänderungen durch Einspeisung in diesen Behälter über das Überstromventil bzw. über die automatische Wassernachspeisung oder durch die Rückspeisung von der Druckhaltepumpe in das System werden durch eine Beatmung des Außenraumes um die Membrane im Behälter ausgeglichen. Es handelt sich dabei also um einen geschlossenen Membranauffangbehälter, der im Außenraum um die Membrane mit der Atmosphäre in Verbindung steht und damit drucklos betrieben wird. Gerade das Betreiben mit drucklosen Auffangbehältern ist eine wesentliche Voraussetzung für die wichtige Entgasung in der Heizungsanlage. Über den drucklosen Membranauffangbehälter kann das in der Heizungsanlage befindliche Gas mit relativ einfachen Mitteln an die Umgebung entsorgt werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass bei den wassergesteuerten Anlagen die erforderliche Wassernachspeisung bei Systemverlusten in den drucklosen Membranauffangbehälter erfolgen kann. Dies kann in fast allen Fällen über einen mit Systemtrenner versehenen Anschluß an das normale Wasserversorgungsnetz geschehen. Bei der erfindungsgemäßen wassergesteuerten Anlage können ca. 90 % des installierten Gefäßvolumens als Wasseraufnahmevolumen betrieblich genutzt werden. Das nichtnutzbare Volumen wird hier lediglich durch den Einbau der Membrane und einer gewissen Sicherheitsreserve hervorgerufen.This has significant advantages across from the air-controlled pressure station with compressor. An essential one The advantage of the water-controlled pressure maintenance station is that it works with an unpressurized collecting container. Due to the built-in membrane, the heating water is completely from the Environment separated. The required volume changes due to infeed into this container via the overflow valve or about automatic water replenishment or through the regeneration of The pressure maintenance pump in the system are ventilated by the outer space around the membrane in the container balanced. So it is a closed one Membrane receptacle, the one in the outside around the membrane with the atmosphere is connected and is therefore operated without pressure. Especially that Operating with unpressurized collecting tanks is an essential one requirement for the important degassing in the heating system. Via the unpressurized membrane collecting container the gas in the heating system with relatively simple Be disposed of in the environment. Another advantage lies in the fact that the required for water-controlled systems Water can be replenished in the unpressurized membrane collecting tank in the event of system losses. This can be done in almost all cases with system separator connection to the normal water supply network happen. In the water-controlled according to the invention Plant can approx. 90% of the installed vessel volume can be used operationally as water absorption volume. The unusable Volume is only achieved by installing the membrane and one certain security reserve.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Diese zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als schematische Darstellung.More details, advantages and Features essential to the invention result from the following Description of a preferred embodiment of the invention at Reference to the attached Drawing. This shows a particularly preferred embodiment of the present invention as a schematic representation.

Wie sich aus der zeichnerischen Darstellung ergibt, ist eine Steuereinheit (1) am Membranauffangbehälter (2) montiert. Sie steht in Verbindung mit einer automatischen Wassernachspeisung (3). Des weiteren ist eine automatische Entgasung (4) sowie eine automatische Abspeisung (5) an dem Membranauffangbehälter (2) angeschlossen.As can be seen from the drawing, a control unit ( 1 ) on the membrane collecting container ( 2 ) assembled. It is connected to an automatic water make-up ( 3 ). Automatic degassing ( 4 ) and an automatic feed ( 5 ) on the membrane collecting container ( 2 ) connected.

Die Druckhaltestation ist geeignet für den Einsatz für Warmwassererzeugungsanlagen sowie für Kühl- und Klimaanlagen nach der Druckbehälterverordnung. Die Aufgabe der Druckhaltung ist es, den Ruhedruck bei jedem Betriebszusfand und an jeder Stelle des Heizungssystems über dem Verdampfungsdruck der höchstrulässigen Temperatur bzw. über dem erforderlichen statischen Druck zu halten. Die Druckhaltestation ist so ausgelegt, dass die Einhaltung der zulässigen Betriebsdrücke der einzelnen Anbauteile garantiert wird.The pressure maintenance station is suitable for use for water heating systems also for Cold and Air conditioning systems according to the pressure vessel regulation. The task of maintaining pressure is to maintain the idle pressure at every operating state and at any point in the heating system above the evaporation pressure of the maximum temperature or about maintain the required static pressure. The pressure maintenance station is designed so that compliance with the permissible operating pressures of the individual attachments is guaranteed.

Die Druckhaltestation ist eine vollautomatische Funktionseinheit mit der Ausrüstung für Druckhalten, Ausdehnungsvolumenkompensieren, Nachspeisen, Abspeisen und Entgasen. Die Steuereinheit (1) wird mit einem selbsttragenden Haltegestell an den Behälter montiert. Die Steuereinheit (1) ist ausgerüstet mit einer oder zwei druckabhängig arbeitenden Hochdruckkreiselpumpen mit vorgeschalteter Rückschlageinrichtung sowie Schmutzfängern, Druckaufnehmer und Kugelhähnen gegen unbeabsichtigtes Schließen. Bei Erwärmung des Heizungswassers wird das durch die Expansion hervorgerufene Ausdehnungsvolumen über das/die Überströmventile in den Membranauffangbehälter (2) geleitet. Das/die Überströmventil/e sind zur Druckbegrenzung nach oben hin entsprechend den technischen Daten ausgelegt und eingestellt. Als Überströmventile kommen mechanisch arbeitende federbelastete Ventile zum Einsatz. Zum Ausgleich von Leckverlusten ist eine automatische Wassernachspeisung zur füllstandsabhängigen Einspeisung in den Membranauffangbehälter (2) auf der Steuereinheit (1) montiert. Die Wassernachspeisung (3) besteht aus der Armatureinheit: Kugelhahn, Schmutzfänger, Wasserzähler und Magnetventil.The pressure maintenance station is a fully automatic functional unit with the equipment for pressure maintenance, expansion volume compensation, make-up, make-up and degassing. The control unit ( 1 ) is mounted on the container with a self-supporting holding frame. The control unit ( 1 ) is equipped with one or two pressure-dependent high-pressure centrifugal pumps with an upstream non-return device as well as dirt traps, pressure transducers and ball valves against unintentional closing. When the heating water is heated, the expansion volume caused by the expansion is transferred via the overflow valve (s) into the diaphragm collecting tank ( 2 ) headed. The overflow valve (s) are designed and set to limit the pressure according to the technical data. Mechanically operating spring-loaded valves are used as overflow valves. To compensate for leakage losses, an automatic water make-up for level-dependent feeding into the membrane collecting tank ( 2 ) on the control unit ( 1 ) assembled. The water make-up ( 3 ) consists of the fitting unit: ball valve, dirt trap, water meter and solenoid valve.

Das Magnetventil der Nachspeiseeinheit (3) wird über den Schaltschrank der Druckhaltestation von der Sonde im Auffangbehälter geschaltet. Der Ein- und Ausschaltpunkt ist voreingestellt, kann aber bei der Inbetriebnahme angepasst werden. Das Ergänzungswasser wird von unten in den Membranauffangbehälter (2) eingespeist. Die Druckhaltestation ist mit einer automatischen Entgasungseinrichtung (4) ausgemistet. Dabei erfolgt eine Desorption des Heizungswassers durch Druckentspannung. Die Druckentspannung des Heizungswassers wird über ein Magnetventil vorgenommen, das oben am Membranauffangbehälter (2) montiert ist. Die Entgasung kann dabei in zwei Zyklen als Dauer- bzw. Intervallentgasung vorgenommen werden. Die Ansteuerung erfolgt über den Schaltschrank der Druckhaltestation.The solenoid valve of the make-up unit ( 3 ) is switched via the control cabinet of the pressure maintenance station by the probe in the collecting container. The switch-on and switch-off point is preset, but can be adjusted during commissioning. The make-up water is poured from below into the membrane collecting tank ( 2 ) fed. The pressure maintenance station is equipped with an automatic degassing device ( 4 ) mucked out. The heating water is desorbed by depressurization. The heating water is depressurized via a solenoid valve, which is located on the top of the diaphragm 2 ) is mounted. The degassing can be carried out in two cycles as continuous or interval degassing. It is controlled via the control cabinet of the pressure maintenance station.

Das Magnetventil zur Entgasung auf den Membranauffangbehälter (2) ist rücklaufseitig mit der Heizungsanlage verbunden. Zur Entgasung öffnet das Magnetventil und leitet Anlagenwasser in den drucklosen Auffangbehälter. Das vom Wasser ausgeschiedene gelöste Gas wird über das Entgasungsventil aus dem Membrandruckbehälter an die Umgebung entsorgt. Durch die gezielte Entspannung des Anlagenwassers über das Magnetventil zur Entgasung werden über den drucklosbetriebenen Auffangbehälter die Gase aus der Heizungsanlage ausgeschieden und abgeführt. Bei einer Überfüllung des Auffangbehälters wird über die Sonde die Meldung Hochwasser ausgelöst. Bei Meldung "Hochwasser" erfolgt keine Verriegelung der Druckhaltestation.The solenoid valve for degassing on the membrane collecting tank ( 2 ) is connected to the heating system on the return side. For degassing, the solenoid valve opens and directs system water into the unpressurized collecting tank. The gas released from the water is discharged to the environment via the degassing valve from the membrane pressure vessel. Through the targeted expansion of the system water via the solenoid valve for degassing, the gases are separated and discharged from the heating system via the pressureless collecting tank. If the collecting container is overfilled, the flood message is triggered via the probe. If the "flood" message is given, the pressure maintenance station is not locked.

Es soll an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich angegeben werden, daß es sich bei der vorangehenden Beschreibung lediglich um eine solche beispielhaften Charakters handelt, und daß verschiedene Abänderungen und Modifikationen möglich sind, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.At this point it should go out again expressly state that the foregoing description is merely exemplary in nature and that various changes and modifications are possible without departing from the scope of the invention.

Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im übrigen ausdrücklich auf die Zeichnung sowie auf die Ansprüche verweisen.Regarding the above in detail not closer Illustrated Features of the invention will be the rest expressly refer to the drawing and the claims.

Claims (5)

Druckhaltevorrichtung insbesondere für Heizungs- bzw. Kühlanlagen mit einem geschlossenen Wasserumlaufsystem sowie einem Membranauffangbehälter, gekennzeichnet durch: eine an dem Behälter (2) montierte Steuereinheit (1) mit mindestens einer Pumpe und einer Nachspeisung, eine integrierte Entgasung (4) sowie eine selbsttätig arbeitende Abspeisung (5), wobei die Druckhaltevorrichtung als Wechselstromaggregat ausgebildet ist.Pressure maintaining device, in particular for heating or cooling systems with a closed water circulation system and a membrane collecting container, characterized by: one on the container ( 2 ) mounted control unit ( 1 ) with at least one pump and make-up, integrated degassing ( 4 ) as well as an automatically working outfeed ( 5 ), the pressure maintaining device being designed as an alternating current unit. Druckhaltevorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Pumpen installiert sind.Pressure maintaining device according to claim 1, characterized in that multiple pumps are installed. Druckhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wasservolumenmessung eine kapazitive Seilsonde vorgesehen ist.Pressure maintaining device according to one of claims 1 or 2, characterized in that a capacitive for water volume measurement Rope probe is provided. Druckhaltevorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung für mindestens eine Pumpe an der Steuereinheit (1) in einen Schaltschrank eingebaut ist.Pressure maintaining device according to one of the preceding claims, characterized in that the control for at least one pump on the control unit ( 1 ) is installed in a control cabinet. Druckhaltevorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche., dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigeeinrichtung für Druck, Niveau, Druckhal tung, Entgasung, Membranbruch, Nach- und Abspeisung sowie Mengenanzeige in die Vorrichtung integriert ist.Pressure maintaining device according to one of the preceding claims., Characterized characterized in that a display device for pressure, level, pressure maintenance, Degassing, diaphragm rupture, make-up and make-up as well as quantity display is integrated into the device.
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