AT2554U1

AT2554U1 - Verfahren und vorrichtung zur entgasung von heizungswasser in einer heizungsanlage

Info

Publication number: AT2554U1
Application number: AT80597U
Authority: AT
Original assignee: Apaco App Ag
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 1998-12-28
Also published as: DE19801501A1

Abstract

Die Vorrichtung weist einen Druckbehälter (1) auf, der in einem Expansionsbehälter (2) angeordnet ist. Der Expansionsbehälter (2) ist über eine Heizungswasserleitung (21) mit dem Rücklauf (R) einer angeschlossenen Heizungsanlage verbunden und gewährleistet mittels eines Ventils (22) und einer in einer Bypassleitung (23) angeordneten Druckhaltepumpe (24) einen Druckausgleich in der Heizungsanlage. Der Druckbehälter (1) ist über eine Druckbehälterzuleitung (11) mit dem Vorlauf (V) der angeschlossenen Heizungsanlage verbunden, so dass im Betrieb heisses Heizungswasser entnommen werden kann. In der Druckbehälterzuleitung (11) ist ein steuerbares Absperrorgan (13) angeordnet. Zur Entleerung des Druckbehälters (1) ist eine Druckbehälterableitung (12) zwischen dem Druckbehälter (1) und der Heizungswasserleitung (21) vorgesehen. Zur Entgasung von Heizungswasser wird dem Druckbehälter (1) Heizungswasser zugeführt, der Druckbehälter (1) abgesperrt und der Druck im Druckbehälter (1) abgesenkt. Die Druckabsenkung im Druckbehälter (1) erfolgt durch Abkühlung des darin befindlichen Heizungswassers durch Abgabe von Wärme an Heizungswasser ausserhalb des Druckbehälters (1).

Description

AT 002 554 Ul

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entgasung von Heizungswasser in einer Heizungsanlage, bei dem einem Druckbehälter Heizungswasser zugeführt, der Druckbehälter abgesperrt und zur Freisetzung von im Heizungswasser vorhandenem Gas der Druck im Druckbehälter abgesenkt wird, sowie Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens, mit einem Druckbehälter, der über mindestens eine Druckbehälterlei-tung absperrbar an eine Heizungsanlage anschliessbar ist.

Heizungsanlagen werden zumeist mit Leitungswasser gefüllt, 3 3 das anfänglich in der Regel mindestens 50 dm Luft per m Wasser enthält. Während des Betriebs werden durch verschiedene Vorgänge, wie z.B. Erhöhung der Wassertemperatur, Druckreduktion durch statische Höhendifferenzen, Elektrolyse und chemische Reaktionen, in der Heizungsanlage noch mehr Luft und andere Gase freigesetzt. Die meisten Gase werden an der heissesten Stelle und am höchsten Punkt in der Heizungsanlage in Form von Mikroblasen frei, wobei ein Teil davon bei der nachfolgenden Abkühlung und Druckerhöhung wieder absorbiert wird.

Gas im Heizungswasser führt zu vielerlei Problemen, wie z.B. Korrosion, schnellerer Pumpenabnutzung durch Kavitation, geringerer Wärmetransport und störende Geräusche, und sollte daher soweit als möglich entfernt werden. Dies ge- 2 AT 002 554 Ul schieht erfindungsgemäss durch Ausnutzung des Gesetzes von Henry, das besagt, dass die Absorptionsfähigkeit von Wasser bei steigendem Druck steigt und bei steigender Temperatur sinkt.

Stand der Technik

Bereits bekannt und auf dem Markt erhältlich sind Vorrichtungen der eingangs erwähnten Art zur Entgasung von Heizungswasser mittels Druckabsenkung in einem Druckbehälter. Ein Bei-spiel hierfür ist der Luftabscheider Spirovent Super der Firma Spirotech B.V., Helmon/NL, bei dem dem Druckbehälter Heizungswasser aus der Heizungsanlage zugeführt, der Druckbehälter abgesperrt und zur Freisetzung von im Heizungswasser vorhandenem Gas der Druck im Druckbehälter mittels einer Vakuumpumpe abgesenkt wird. Ein Nachteil dieses Luftabscheiders ist, dass zur Erzeugung eines Unterdrucks im Druckbehälter eine Vakuumpumpe eingesetzt wird, zu deren Betrieb Energie benötigt wird und die naturgemäss auch eine gewisse Störanfälligkeit mit sich bringt.

Bei anderen bekannten Vorrichtungen erfolgt eine Druckabsenkung durch Entspannung von unter Druck stehendem Heizungswasser, wozu keine Vakuumpumpe benötigt wird. Diese Vorrichtungen arbeiten aber nicht im Unterdruckbereich und ihre Entgasungsleistung ist daher beschränkt.

Aufgabe der Erfindung

Angesichts der vorgenannten Nachteile existierender Verfahren und Vorrichtungen zur Entgasung von Heizungswasser liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein Verfahren und Vorrichtungen der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, die 3 AT 002 554 Ul eine weitgehende Entgasung von Heizungswasser mit möglichst geringem Energieaufwand ermöglichen. Um die Störanfälligkeit der Vorrichtungen zu begrenzen, soll zudem auf eine Vakuumpumpe zur Erzeugung der erforderlichen Druckabsenkung verzichtet werden.

Wesen der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemässe Verfahren gelöst, wie es im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist, sowie durch die erfindungsgemässen Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen 4 und 8 definiert sind. Bevorzugte Ausführungsvarianten ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen .

Beim Verfahren zur Entgasung von Heizungswasser in einer Heizungsanlage ist wesentlich, dass: einem Druckbehälter Heizungswasser zugeführt, der Druckbehälter abgesperrt und zur Freisetzung von im Heizungswasser vorhandenem Gas der Druck im Druckbehälter abgesenkt wird, wobei die Druckabsenkung im Druckbehälter durch Abkühlung des darin befindlichen Heizungswassers erfolgt.

Bei einer ersten Ausführungsvariante wird die vom im Druckbehälter befindlichen Heizungswasser abgegebene Wärme zur Aufheizung von Heizungswasser ausserhalb des Druckbehälters verwendet. 4 AT 002 554 Ul

Bei einer zweiten Ausführungsvariante wird der Druckbehälter mit dem darin befindlichen Heizungswasser mittels zirkulierender Luft abgekühlt.

Die Vorrichtung zur Durchführung der ersten Ausführungsvari-ante des erfindungsgemässen Verfahrens umfasst im wesentlichen einen Druckbehälter, mindestens eine Druckbehälterleitung, einen Heizungswasserbehälter und mindestens eine Heizungswasserleitung. Über die Druckbehälterleitung bzw. -lei-tungen ist der Druckbehälter absperrbar an eine Heizungsanlage anschliessbar, während die Heizungswasserleitung bzw. -leitungen zum Anschliessen des Heizungswasserbehälters an die Heizungsanlage dient bzw. dienen. Entscheidend für die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist hier, dass der Druckbehälter im Heizungswasserbehälter angeordnet ist.

Durch Übertragung von Wärme vom Heizungswasser innerhalb des Druckbehälters auf den Druckbehälter umgebendes, im Heizungs-wasserbehälter vorhandenes Heizungswasser wird einerseits das Heizungswasser im Druckbehälter abgekühlt und anderseits das Heizungswasser im Heizungswasserbehälter aufgeheizt. Dies bewirkt eine Druckabsenkung durch Volumenreduktion des Heizungswassers im Druckbehälter und damit aufgrund des Gesetzes von Henry eine Entgasung dieses Heizungswassers. Gleichzeitig wird das Heizungswasser im Heizungswasserbehälter durch Temperaturerhöhung ebenfalls entgast oder zumindest daran gehindert, Gase aus der Atmosphäre aufzunehmen. 5 AT 002 554 Ul

Vorzugsweise ist der Heizungswasserbehälter als offener Expansionsbehälter ausgebildet, so dass er gleichzeitig zum Druckausgleich in der Heizungsanlage eingesetzt werden kann.

Die Vorrichtung zur Durchführung der zweiten AusführungsVariante des erfindungsgemässen Verfahrens umfasst im wesentlichen einen Druckbehälter, mindestens eine Druckbehälterleitung und einen Luftkanal, durch den während der Entgasung Luft zirkuliert, über die Druckbehälterleitung bzw. -leitungen ist der Druckbehälter absperrbar an eine Heizungsanlage anschliessbar.

Das Heizungswasser im Druckbehälter wird durch Übertragung von Wärme auf den Druckbehälter, die dann in die zirkulierende Luft abgegeben wird, abgekühlt. Dies bewirkt wiederum eine Druckabsenkung durch Volumenreduktion des Heizungswassers im Druckbehälter.

Auf die vorbeschriebenen Weisen kann ohne Vakuumpumpe und mit optimaler Energieausnutzung eine weitgehende Entgasung des Heizungswassers realisiert werden.

Zeichnungen und Ausführunosbeispiele

Im folgenden werden das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässen Vorrichtungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und anhand von zwei Ausführungsbeispielen detaillierter beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 - schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Entgasung von Heizungswasser und zum Druckausgleich in einer 6 AT 002 554 Ul

Heizungsanlage, mit einem Druckbehälter, der in einem Heizungswasserbehälter angeordnet ist, und

Figur 2 - schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Entgasung von Heizungswasser in einer Heizungsanlage, mit einem Druckbehälter, der in einem Luftkanal angeordnet ist.

Figur ,1

Die Vorrichtung weist einen Druckbehälter 1 auf, der in einem Expansionsbehälter 2 angeordnet ist. Der Expansionsbehälter 2 ist über eine Heizungswasserleitung 21 mit dem Rücklauf R einer angeschlossenen Heizungsanlage verbunden, wobei sich in der Heizungswasserleitung 21 ein Ventil 22, z.B. in Form eines Magnetventils, befindet, das sich bei Überdruck in der angeschlossenen Heizungsanlage öffnet, so dass Heizungswasser in den Expansionsbehälter 2 fliessen kann. In einer Bypassleitung 23 zu diesem Ventil 22 sind eine Druckhaltepumpe 24, die bei ungenügendem Druck in der Heizungsanlage eingeschaltet wird, und ein Rückschlagventil 25 angeordnet. Der Druck in der Heizungswasserleitung 21 wird mittels einer Druckmesssonde 27 gemessen. Zwischen Druckmesssonde 27 und Heizungsrücklauf R ist in der Heizungswasserleitung 21 zudem noch ein Schmutzfänger 26 angebracht .

Der Expansionsbehälter 2 ist zur Warmhaltung des Heizungs-wassers isoliert und mit einem offenen Überlauf 4 versehen, der unter anderem einen Druckausgleich gewährleistet. Über eine Nachspeiseleitung 3 kann Frischwasser von einem Wasser- 7 AT 002 554 Ul netz in den Expansionsbehälter 2 nachgespiesen werden, wo es zunächst durch Entspannung und Erwärmung entgast wird, bevor es schliesslich in die Heizungsanlage gelangt. In der Nachspeiseleitung 3 sind ein steuerbares Absperrorgan 31, ein Wasserzähler 32, ein Schmutzfänger 33 sowie eine Absperrarmatur 34 angeordnet.

Der Druckbehälter 1 ist über eine Druckbehälterzuleitung 11 mit dem Vorlauf V der angeschlossenen Heizungsanlage verbunden, so dass im Betrieb vorteilhafterweise unmittelbar hinter dem Wärmeerzeuger heisses Heizungswasser entnommen werden kann. In der Druckbehälterzuleitung 11 sind ein steuerbares Absperrorgan 13, z.B. in Form eines Magnetventils, und ein Schmutzfänger 16 angeordnet. Zur Entleerung des Druckbehälters 1 ist eine Druckbehälterableitung 12 zwischen dem Druckbehälter 1 und der Heizungswasserleitung 21 vorgesehen. In dieser Druckbehälterableitung 12 sind eine Zirkulationspumpe 14, die bei der Entleerung Heizungswasser aus dem Druckbehälter 1 saugt, und ein Rückschlagventil 15 angeordnet . Für die Entfernung der freigesetzten Gase aus dem Druckbehälter 1 ist eine Entgasungsleitung 17 vorgesehen, die vom oberen Ende des Druckbehälters 1 in den Expansionsbehälter 2 führt und die ein steuerbares Absperrorgan 18, z.B. in Form eines Magnetventils, aufweist. An der Entgasungsleitung 17 ist eine Niveaumesssonde 19 zur Messung des Wasserniveaus im Expansionsbehälter 2 angebracht.

Die Steuerung der ganzen Vorrichtung, d.h. insbesondere der Pumpen und der Absperrorgane, erfolgt mittels einer nicht 8 AT 002 554 Ul dargestellten elektronischen Steuereinrichtung.

Die Entgasung des Heizungswassers wird hauptsächlich im Druckbehälter 1 realisiert. Hierzu wird die Heizungswasser-Zirkulation durch den Druckbehälter 1 durch Ausschalten der Zirkulationspumpe 14 unterbrochen, der Druckbehälter 1 mit dem Absperrorgan 13 der Druckbehälterzuleitung 11 abgesperrt und durch kurzzeitiges Öffnen des Absperrorgans 18 der Entgasungsleitung 17 das Heizungswasser im Druckbehälter 1 entspannt. Anschliessend wird das Absperrorgan 18 wieder geschlossen.

Das sich im Druckbehälter 1 befindende, heisse Heizungswasser gibt seine Wärme an das umgebende Heizungswasser im Expansionsbehälter 2 ab und wird dabei abgekühlt. Die durch die Wärmeabgabe resultierende Volumenreduktion erzeugt im Druckbehälter 1 eine Druckabsenkung um bis zu 0,8 bar, so dass die noch an das Heizungswasser gebundenen Gase weitgehend freigesetzt werden und sich im oberen Teil des Druckbehälters 1 ansammeln. Abhängig vom Steuerprogramm werden nach einer gewissen Ruhephase das Absperrorgan 13 der Druckbehälterzuleitung 11 und gleichzeitig kurzzeitig das Absperrorgan 18 der Entgasungsleitung 17 geöffnet und die freigesetzten Gase in den Expansionsbehälter 2 ausgestossen.

Damit ist ein Entgasungszyklus abgeschlossen.

Durch Programmieren der Steuereinrichtung können derartige Entgasungszyklen beliebig oft wiederholt und ihre Häufigkeit und Dauer auf die angeschlossene Heizungsanlage abgestimmt werden. 9 AT 002 554 Ul

Figur 2

Diese Vorrichtung weist einen Druckbehälter 1' auf, der in einem Luftkanal 5' angeordnet ist. Im Luftkanal 5' strömt während des Betriebs Luft in Richtung der Pfeile L.

Der Druckbehälter 11 ist über eine Druckbehälterzuleitung 11 wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit dem Vorlauf V der angeschlossenen Heizungsanlage verbunden. In der Druckbehäl terzuleitung 11' sind ein steuerbares Absperrorgan 13', z.B in Form eines Magnetventils, ein Schmutzfänger 16' und ein Absperrhahn 61 angeordnet. Eine Druckbehälterableitung 121 verbindet den Druckbehälter 1' mit dem Rücklauf R der angeschlossenen Heizungsanlage. In der Druckbehälterableitung 12' sind ein Rückschlagventil 15', eine Zirkulationspumpe 14', die Heizungswasser aus dem Druckbehälter 1' saugt, ein Schmutzfänger 26' sowie ein Absperrhahn 7' angeordnet. Für die Entfernung der freigesetzten Gase aus dem Druckbehälter 1' ist eine Entgasungsleitung 17' vorgesehen, die vom oberen Ende des Druckbehälters 1' in den Luftkanal 5' führt. In der Entgasungsleitung 17' sind ein steuerbares Absperrorgan 18', z.B. in Form eines Magnetventils, und ein Schwimmerentlüfter 9' angeordnet.

Ein an der tiefsten Stelle des Druckbehälters 1' angebrachter Entleerhahn 8' dient der vollständigen Entleerung des Druckbehälters 1'.

Die Steuerung der ganzen Vorrichtung, d.h. insbesondere der Zirkulationspumpe 14' und der Absperrorgane, erfolgt wie 10 AT 002 554 Ul beim ersten Ausführungsbeispiel mittels einer nicht dargestellten elektronischen Steuereinrichtung.

Die Entgasung des Heizungswassers wird im Druckbehälter 1' realisiert. Hierzu wird die Heizungswasser-Zirkulation durch den Druckbehälter 1' durch Ausschalten der Zirkulationspumpe 14' unterbrochen und der Druckbehälter 1' mit dem Absperrorgan 13' der Druckbehälterzuleitung 11' abgesperrt.

Durch die im vertikal angeordneten Luftkanal 5' durch die Kaminwirkung in Richtung der Pfeile L strömende Luft wird der Druckbehälter 1' und damit auch das sich darin befindende, heisse Heizungswasser abgekühlt. Der Abkühlprozess könnte gewünschtenfalls durch Anbringen eines Ventilators im Luftkanal 5' beschleunigt werden. Die durch die Abkühlung resultierende Volumenreduktion erzeugt im Druckbehälter 1' eine Druckabsenkung um bis zu 0,8 bar, so dass die noch an das Heizungswasser gebundenen Gase weitgehend freigesetzt werden und sich im oberen Teil des Druckbehälters 1' ansammeln. Abhängig vom Steuerprogramm werden nach einer gewissen Ruhephase das Absperrorgan 131 der Druckbehälterzuleitung 11' und gleichzeitig kurzzeitig das Absperrorgan 18' der Entgasungsleitung 17' geöffnet und die freigesetzten Gase in den Luftkanal 5' ausgestossen.

Damit ist ein Entgasungszyklus abgeschlossen.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel können derartige Entgasungszyklen durch Programmieren der Steuereinrichtung beliebig oft wiederholt und ihre Häufigkeit und Dauer auf die angeschlossene Heizungsanlage abgestimmt werden. 11 AT 002 554 Ul

Ausdrücklich erwähnt sei noch folgende Abwandlungsmöglichkeit zu den vorbeschriebenen Vorrichtungen:

Ist aufgrund einer externen Pumpe, z.B. Kesselkreispumpe, bereits ein genügend grosser Differenzdruck zwischen Hei-zungsvorlauf V und Heizungsrücklauf R vorhanden, so kann auf die Zirkulationspumpe 14 bzw. 14* verzichtet werden. 12

Claims

AT 002 554 Ul Ansprüche 1. Verfahren zur Entgasung von Heizungswasser in einer Heizungsanlage, bei dem einem Druckbehälter (1; 1') Heizungswasser zugeführt, der Druckbehälter (1; 1') abgesperrt und zur Freisetzung von im Heizungswasser vorhandenem Gas der Druck im Druckbehälter (1; 1') abgesenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabsenkung im Druckbehälter (1; 1') durch Abkühlung des darin befindlichen Heizungswassers erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom im Druckbehälter (1) befindlichen Heizungswasser abgegebene Wärme zur Aufheizung von Heizungs-wasser ausserhalb des Druckbehälters (1) verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (1') mit dem darin befindlichen Heizungswasser mittels zirkulierender Luft abgekühlt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, mit einem Druckbehälter (1), der über mindestens eine Druckbehälterleitung (11, 12) absperrbar an eine Heizungsanlage anschliessbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (1) in einem Heizungswasserbehälter (2) angeordnet ist, der über mindestens eine Heizungswasserleitung (21) an die Heizungsanlage anschliessbar ist. 13 AT 002 554 Ul
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizungswasserbehälter (2) isoliert und/oder ein offener Expansionsbehälter (2) sein kann.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der bzw. in mindestens einer der Heizungswasserleitungen (21) ein Ventil (22), insbesondere Magnetventil, angeordnet ist, das sich bei Überdruck in einer angeschlossenen Heizungsanlage öffnet, und in einer weiteren Heizungswasserleitung oder in einer Bypassleitung (23) zum genannten Ventil (22) eine Druckhaltepumpe (24) und ein Rückschlagventil (25) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Nachspeiseleitung (3) zur Nachspeisung von Frischwasser in den Heizungswasserbehälter (2) aufweist, die mit einem steuerbaren Absperrorgan (31), insbesondere Magnetventil, versehen ist.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, mit einem Druckbehälter (1·), der über mindestens eine Druckbehälterleitung (11·, 12') absperrbar an eine Heizungsanlage anschliessbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (1') in einem Luftkanal (5') angeordnet ist, durch den während der Entgasung Luft zirkuliert . 14 AT 002 554 Ul
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Luftkanal (5') ein Ventilator angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Druckbehälterzuleitung (11; 11') zum Anschliessen des Druckbehälters (1; l1) an den Heizungsvorlauf (V) einer Heizungsanlage sowie eine Druckbehälterableitung (12; 12') aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckbehälterzuleitung (11; 11') ein steuerbares Absperrorgan (13; 13'), insbesondere Magnetventil, und/oder in der Druckbehälterableitung (12; 12') eine Zirkulationspumpe (14; 14') und ein Rückschlagventil (15; 15') angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungswasserleitung (21) bzw. -leitungen und/oder die Druckbehälterableitung (12; 121) zum Anschliessen an den Heizungsrücklauf (R) einer Heizungsanlage ausgebildet sind und/oder die Druckbehälterableitung (12) in die bzw. eine der Heizungswasserleitungen (21) mündet.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Entgasungsleitung (17; 17') mit einem steuerbaren Absperrorgan (18; 18'), insbesondere Magnetventil, aufweist, über die freigesetztes Gas aus dem Druckbehälter (1; 1') entfernbar ist. 15