AT406081B - Heizanlage - Google Patents

Description

AT 406 081 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizanlage mit mindestens einer als Brennwertkessel oder Kondensatkessel oder als Wärmetauscher einer Femheizanlage ausgebildeten Wärmequelle zur Erwärmung eines Wärmeträgermediums, beispielsweise von Wasser und einem zwei Kammern aufweisenden Verteiler, wobei die Wärmequelle mit der einen Kammer des Verteilers über eine Vorlaufleitung und mit der anderen Kammer über eine Rückfaufleitung verbunden ist, und in mindestens einer dieser Leitungen ein die Durchsatzmenge des Wärmeträgermediums begrenzendes Strangregulierventil angeordnet ist, und an den Kammern des Verteilers jeweils die Vorlauf- und die Rücklaufleitungen verschiedener, jeweils eine, gegebenenfalls hinsichtlich ihrer Drehzahl regelbare Umlaufpumpe aufweisender Heizkreise (Radiatoren, Fußbodenheizung, Warmwasserbereiter u.dgl.) angeschlossen sind und gegebenenfalls diese Kreise eine Nebenschlußleitung und ein Mischventil aufweisen und zwischen den beiden Kammern des Verteilers bzw. zwischen Rücklauf- und Vorlaufleitung mindestens ein Druckausgleichsventil angeordnet ist.

Heizanlagen dieser Art sind bekannt. Bei den hier eingesetzten Wärmequellen handelt es sich um Brennwertkessel oder Kondensatkessel bzw. um Wärmetauscher einer Femheizanlage. Diese Wärmequellen arbeiten dann optimal mit hohem Wirkungsgrad, wenn das Wärmeträgermedium mit einer möglichst niedrigen Temperatur zurück in die Wärmequelle strömL Bei einem Brennwertkessel oder Kondensatkessel wird den Rauchgasen Wärme entzogen, wodurch der Wirkungsgrad der Einrichtung angehoben wird, was zur erwünschten Kondensatbildung führt. Wird die Anlage mit niedriger Last gefahren, beispielsweise mit 40° im Heizkreis, dann tritt die erwähnte Kondensatbildung auf und der hohe Wirkungsgrad wird dadurch erreicht. Wird die Anlage jedoch mit hoher Leistung gefahren, beispielsweise mit 70° im Heizkreis, dann würde -ohne entsprechende Maßnahmen gemäß der Erfindung - keine Kondensatbildung auftreten und der Wirkungsgrad würde abfallen. Es ist daher bei diesen Anlagen mit Wärmequellen der genannten Art danach zu streben, daß über die Rücklaufleitung ein möglichst stark abgekühltes Wärmeträgermedium zurückströmt, damit im Kessel die erwünschte, Wirkungsgrad steigernde Kondensatbildung aufrecht erhalten werden kann. Solche Kessel sind entsprechend konstruiert Die Umlaufpumpe wird bei diesen Anlagen auf die maximal geforderte Heizleistung eingestellt. Für die Regelung des jeweiligen Heizkreises ist dann jeweils ein Mischventil vorgesehen, das in Abhängigkeit vom geforderten Wärmebedarf verstellt wird. Die von der Umlaufpumpe geförderte Menge wird durch die Verstellung des Mischventils jedoch nicht beeinflußt, sofern die Umlaufpumpe eine vorgegebene, konstruktionsbedingte Drehzahl aufweist. Häufig sind jedoch bei modernen Anlagen auch Umlaufpumpen vorgesehen, die hinsichtlich ihrer Drehzahl regelbar sind. Hingegen ist das Strangregulierventil, das in der Rücklaufleitung der Wärmequelle vorgeschaltet ist, auf eine vorgegebene, feste Durchsatzmenge eingestellt. Dieses Strangregufierventil ist zwar einstellbar, nicht aber regelbar. Die Ein- oder Nachstellung eines solchen Strangregulierventils kann nur über den Fachmann geschehen, und zwar durch manuellen Eingriff. Die für eine Anlage eingestellten Strangregulierventile sind in der Regel auch plombiert. Ein solches Strangregulierventil ist als vorgegebene Querschnittsverengung oder Drossel anzusehen, die hinsichtlich ihres Querschnittes während des Betriebs der Anlage nicht beeinflußbar ist. Ist die Heizanlage in Betrieb und sind die Umlaufpumpen auf die errechneten Drehzahlen eingestellt, so ist nicht ausgeschlossen, daß die einzelnen Heizkreise, aus welchen Gründen immer, nicht die errechnete Heizleistung erbringen. Dies ist häufig der Fall, wenn an der Heizanlage im Laufe der Zeit Änderungen gemacht worden sind, um sie dem jeweils neuesten Stand der Technik anzupassen. Um diesen Mangel zu korrigieren, wird in der Regel die Drehzahl einer oder mehrerer Umlaufpumpen erhöht, wodurch die Umlaufpumpe eine größere Menge des Wärmeträgermediums fördert Das dem Wärmetauscher vorgeschaltete Strangregulierventil läßt jedoch nur eine vorbestimmte Menge desselben durch, so daß infolge der Parallelschaltung der einzelnen Heizkreise über den Verteiler aus anderen Heizkreisen ein Teil des Wärmeträgermediums durch die sich nun schneller drehende Umlaufpumpe abgezogen wird, wodurch der Wärmehaushalt und die Wärmebilanz dieser Heizanlage erst recht gestört und beeinträchtigt wird. Die einzelnen Heizkreise können aber auch Umlaufpumpen mit konstanter Drehzahl aufweisen, wobei dann für Regelzwecke die Mischventile betätigt werden. Darüberhinaus können in einer Anlage Heizkreise mit Umlaufpumpen regelbarer Drehzahl und solche mit konstanter Drehzahl vorhanden sein. Auch in solchen Fällen kann der Durchsatz des Wärmeträgermediums in den parallel geschalteten Kreisen beeinträchtigt werden.

Aus der DE-OS 27 13 387 ist eine Heizungsanlage bekannt mit einer Wärmequelle, einem eine Umwälzpumpe aufweisenden Verbraucherzweig, einem in der Vorlaufleitung der Wärmequelle 2

AT 406 081 B angeordneten Drosselthermostaten und einer Verbindungsleitung zwischen dem Pumpenausgang und der Auslaßseite des Drosselthermostaten. In der Verbindungsleitung ist ein Überströmventil angeordnet. Die Durchlaßrichtung dieses Überströmventils ist von der Rücklaufleitung zur Vorlaufleitung gerichtet. Hier ist jedoch in der Vorlaufleitung zur Wärmequelle ein temperaturgesteuertes Ventil (Drosselthermostat) vorgesehen. Dieses temperaturgesteuerte Ventil hat die Auflage und die Aufgabe, den Kreislauf über die Wärmequelle erst dann freizugeben, wenn die Temperatur in der Vorlaufleitung so hoch ist, daß sich in der Wärmequelle kein Schwitzwasser mehr bilden kann.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Maßnahme vorzuschlagen, um den bei Heizanlagen der eingangs genannten Art auftretenden Nachteilen zu begegnen. Die Erfindung löst dieses Problem dadurch, daß die Durchlaßrichtung des Druckausgleichsventils in an sich bekannter Weise von der Rücklaufleitung zur Vorlaufleitung bzw. den entsprechenden Kammern des Verteilers gerichtet ist.

Die Wirkung des Druckausgleichsventils in der erwähnten Anordnung besteht nun darin, daß infolge der größeren umgesetzten Fördenmenge der Umlaufpumpe mit der erhöhten Drehzahl -Strömungsrichtung des Mediums gesehen - vor dem Strangregulierventil der im Rohrsystem herrschende Druck sich erhöht. Das auf eine vorgegebene Druckerhöhung eingestellte Druckausgleichsventil öffnet sich nun und gibt dem umströmenden Medium über eine Nebenschlußleitung zum fest eingestellten Strangregulierventil den Weg frei, so daß unabhängig von der durch die Fixeinstellung des Strangregulierventils begrenzten Durchsatzmenge durch die primäre Wärmequelle eine beliebige Menge des Mediums in Umlauf gehalten werden kann, die größer ist als die durch das fest eingestellte Strangulierventil vorgegebene Menge. Das Druckausgleichsventil kann in den Verteiler integriert sein oder außerhalb desselben angeordnet werden. In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist an der Kammer des Verteilers, an der die Voriaufleitungen der einzelnen Heizkreise angeschlossen sind, die Vorlauf- und Rücklaufleitung einer zusätzlichen Wärmequelle angeschlossen. Falls die von der primären Wärmequelle gelieferte Wärmemenge den Wärmebedarf nicht zu decken vermag, kann dadurch die die erwähnte Kammer des Verteilers durchfließende Wärmeträgermenge zusätzlich aufgeheizt werden. Anstelle eines von einem Fernheizwerk gespeisten Wärmetauschers kann auch als primäre Wärmequelle ein Brennwertkessel oder ein Kondensatkessel vorgesehen werden, also eine Wärmequelle, die dann optimal mit hohem Wirkungsgrad arbeitet, wenn das Wärmeträgermedium mit einer möglichst niedrigen Temperatur zur Wärmequelle zurückströmt. Anstelle eines einzigen Druckausgieichsventils können auch mehrere solcher Ventile parallel geschaltet werden, wobei diese evtl, verschiedene Durchsatzquerschnitte aufweisen und/oder auf unterschiedliche Ansprechwerte eingestellt sind. Als Druckausgleichsventile können herkömmliche federbelastete Druckausgleichsventile verwendet werden. Es ist aber auch möglich, Druckausgleichsventile einzusetzen, die über Druckfühler elektronisch gesteuert sind.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher beschrieben, die schematisch eine Heizanlage zeigt, die von einem Fernheizwerk gespeist wird.

Die von einem nicht dargestellten Fernheizwerk kommende Voriaufleitung 1 und Rücklaufleitung 2 speisen einen Wärmetauscher 3. In der zum Fernheizwerk führenden Rücklaufleitung 2 ist ein Temperaturfühler 4, ein Regelventil 5 sowie ein Wärmezähler 6 eingeschaltet, wobei der Durchlaß des Regelventils 5 von der über den Temperaturfühler 4 erfaßten Rücklauftemperatur und der von einem weiteren Temperaturfühler 7 erfaßten Außentemperatur gesteuert ist. Sekundärseitig ist der Wärmetauscher 3 über eine Voriaufleitung 8 und über eine Rücklaufleitung 9 mit einem Verteiler 10 verbunden, der zwei Kammern 11,12 aufweist, die hier der Übersichtlichkeit wegen voneinander getrennt dargestellt sind. In der Rücklaufleitung 9 ist ein Strangregulierventil 13, das die Durchsatzmenge des Wärmeträgermediums limitiert. Dieses Strangregulierventil 13 ist auf die maximale Heizleistung abgestellt und vom Wärmelieferanten, dem Betreiber des Fernheizwerkes eingestellt und gegebenenfalls plombiert.

An der einen Kammer 11 des Verteilers 10 sind nun die Vorlaufleitungen 14, 15, 16 der hier beispielsweise dargestellten drei Heizkreise 17, 18, 19 angeschlossen. Der eine Heizkreis 17 speist Radiatoren, der andere Heizkreis 18 eine Fußbodenheizung und der dritte Heizkreis 19 einen Warmwasserbereiter. Alle drei Heizkreise weisen Umlaufpumpen 20, 21, 22 auf mit veränderbarer Drehzahl. Diese Drehzahl ist entweder willkürlich einzustellen oder von Betriebsgrößen geregelt und gesteuert. In den beiden Heizkreisen 17 und 18 sind zusätzlich Mischventile 23, 24 angeordnet, ferner sind in allen Heizkreisen Rückschlagventile 25 eingeschaltet. Die jeweiligen Rücklaufleitungen 26, 27, 28 der einzelnen Heizkreise sind an der 3

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Kammer 12 des Verteilers 10 angeschlossen. Der Übersichtlichkeit wegen wurden die Anschlüsse mit den Buchstaben A, B und C bezeichnet.

An der Kammer 11 des Verteilers 10, an den die Vorlaufleitungen 14, 15, 16 der einzelnen Heizkreise 17, 18, 19 angeschlossen sind, sind noch die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung einer zusätzlichen Wärmequelle, beispielsweise hier eines Ölheizkessels 29 als Zusatz- oder Notkessel angeschlossen.

Die beiden Kammern 11,12 des Verteilers 10 sind überein Druckausgleichsventil miteinander verbunden. Dieses Druckausgleichsventil 30 ist zweckmäßigerweise federbelastet, wobei die Kraft der das Druckausgleichsventil 30 schließenden bzw. geschlossenhaltenden Feder gegen den im Bereich der Rücklaufleitungen herrschenden Druck gerichtet ist. Die Durchlaßrichtung dieses Druckausgleichsventils 30 ist durch den Pfeil 31 bezeichnet. Anstelle eines federbelasteten Druckausgleichsventils kann auch ein Druckausgleichsventil eingesetzt werden, das über Druckfühler elektronisch gesteuert ist.

Dieses Druckausgleichsventil 30 kann in den Verteiler 10 integriert sein, der hier schematisch durch die beiden Kammern 11,12 dargestellt ist. Es kann außerhalb des Verteilers 10 angeordnet sein beispielsweise - in Strömungsrichtung des Heizmediums gesehen - vor dem Strangregulierventil 13 zwischen Vorlauf- und Rücklaufleitung 8, 9 der primären Wärmequelle 3. Grundsätzlich ist es auch möglich, mehrere parallel geschaltete Druckausgleichsventile anzuordnen, wobei zweckmäßigerweise diese unterschiedliche Durchlaßquerschnitte aufweisen und/oder auf verschiedene Ansprechwerte eingestellt sind.

Diese Heizanlage arbeitet nun wie folgt: Vorgegeben ist die maximale Anschlußleistung und die vom gegebenenfalls plombierten Strangregulierventil 13 maximal durchgelassene Menge des Heizmediums. Im normalen Betrieb ist das Druckausgleichsventil 30 geschlossen. Stellt sich heraus, daß der eine oder andere Heizkreis nicht die gewünschte Leistung erbringt und wird nun die in ihm befindliche Umlaufpumpe nachjustiert, indem deren Drehzahl erhöht wird, so fördert diese nachjustierte Umlaufpumpe eine größere Menge des Wärmeträgermediums, als ursprünglich ermittelt und festgesetzt. Da die auf die Nennleistung der Anlage eingestellte Durchsatzmenge (Strangregulierventil 13) nicht verändert werden kann, wird die in ihrer Drehzahl hochgefahrene Umlaufpumpe aus den parallel geschalteten Heizkreisen in Abhängigkeit von deren Strömungswiderständen Heizmedium abziehen, wodurch in der Kammer 12 des Verteilers 10 der Druck ansteigt. Übersteigt nun dieser Druck ein am Druckausgleichsventil 30 eingestelltes Maß, so öffnet dieses Ventil und bildet zum Strangregulierventil 13 einen Nebenschluß, über welchen nun die durch die Drehzahlerhöhung der Umlaufpumpe zusätzliche Umlaufmenge ungehindert strömen kann und dies ohne Beeinflussung der parallel geschalteten Heizkreise. Falls in den einzelnen Heizkreisen oder zumindest in einigen von ihnen Mischventile vorgesehen sind und diese Mischventile nachgestellt und betätigt werden, so könnten ebenfalls Beeinträchtigungen der vorstehend beschriebenen Art in den benachbarten Heizkreisen auftreten, die dank der erfindungsgemäßen Maßnahme jedoch unterbunden sind. Es liegt im Rahmen der Erfindung, einzelne Heizkreise sowohl durch drehzahlregelbare Umlaufpumpen wie auch über Mischventile zu beeinflussen.

Der vorstehend geschilderte Effekt tritt auch dann ein, wenn aus irgendwelchen Gründen die eine oder andere drehzahlgeregelte Pumpe durch eine Regelgröße der Anlage hochgefahren wird. Falls in einem solchen Falle der Wärmetauscher 3 die benötigte Wärmemenge nicht mehr ausreichend zur Verfügung stellt, wird der Zusatzheizkessel 29 eingeschaltet, der das in der Kammer 11 umlaufende Medium erwärmt.

Dank der erfindungsgemäßen Maßnahme wird die maximal zulässige Durchsatzmenge des Wärmeträgermediums durch die primäre Wärmequelle auch bei Änderung der Drehzahlen der Umlaufpumpen in den einzelnen angeschlossenen Heizkreisen nicht beeinträchtigt und trotz Erhöhung der Fördermenge im einen oder anderen Heizkreis wird die Verteilung der Mengen des Wärmeträgermediums auf die einzelnen Heizkreise nicht gestört. Der Verteiler 10 ist durch diese aufgezeigte Schaltung gleichsam als Nullpotential der hydraulischen Anlage anzusehen. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann auch Antriebsenergie eingespart werden, denn in der Vorlauf-bzw. Rücklaufleitung zwischen Wärmetauscher 3 und Verteiler 10 kann eine Umlaufpumpe eingespart werden. Die von einem Fernheizwerk angebotene Wärmemenge wird dabei bestmöglich genutzt, so daß auf der Eingangs- oder Primärseite des Wärmetauschers 3 eine relativ hohe Temperaturdifferenz erzielbar ist. Durch diese hohe Ausnutzung der angebotenen Wärmemenge können die Zuleitungsrohre vom Fernheizkraftwerk zum Wärmetauscher 3 relativ klein dimensioniert werden. Was vorstehend von Wärme- und Heizanlagen gesagt wurde, gilt in 4

Claims (5)

1. AT 406 081 B analoger Weise auch für zentral betriebene Kühlanlagen. Durch den Einbau des willkürlich einstellbaren Druckausgleichsventils 30 ist es möglich, den Durchsatz des Mediums im Strangregulierventil 13 mit der gewünschten Temperaturdifferenz einzustellen, unabhängig von den sich ändernden Pumpendrücken in den einzelnen Kreisen. Dadurch wird auf der Primärseite des Wärmetauschers 3 die angestrebte hohe Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf erzielt. Eine solche relativ hohe Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf wird vom Betreiber des Fernheizwerkes angestrebt, um die Anlage effektiv zu nutzen, dasselbe gilt, wenn als zentrale Wärmequelle hier ein Brennwertkessel installiert ist. Patentansprüche: 1. Heizanlage mit mindestens einer als Brennwertkessel oder Kondensatkessel oder als Wärmetauscher einer Femheizanlage ausgebildeten Wärmequelle zur Erwärmung eines Wärmeträgermediums, beispielsweise von Wasser und einem zwei Kammern (11, 12) aufweisenden Verteiler (10), wobei die Wärmequelle (3) mit der einen Kammer (11) des Verteilers (10) über eine Vorlaufleitung (8) und mit der anderen Kammer (12) über eine Rücklaufleitung (9) verbunden ist, und in mindestens einer dieser Leitungen ein die Durchsatzmenge des Wärmeträgermediums begrenzendes Strangregulierventil (13) angeordnet ist, und an den Kammern (11, 12) des Verteilers (10) jeweils die Vorlauf- und die Rücklaufleitungen verschiedener, jeweils eine, gegebenenfalls hinsichtlich ihrer Drehzahl regelbare Umlaufpumpe (20, 21, 22) aufweisender Heizkreise (17, 18, 19) (Radiatoren, Fußbodenheizung, Warmwasserbereiter u.dgl.) angeschlossen sind und gegebenenfalls diese Kreise eine Nebenschlußleitung und ein Mischventil (23, 24) aufweisen und zwischen den beiden Kammern (11, 12) des Verteilers (10) bzw. zwischen Rücklauf- und Vorlaufleitung mindestens ein Druckausgleichsventil (30) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßrichtung (Pfeil 31) des Druckausgleichsventils (30) in an sich bekannter Weise von der Rücklaufleitung zur Vorlaufleitung bzw. den entsprechenden Kammern (11,12) des Verteilers (10) gerichtet ist.
2. 2. Heizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichsventil (30) in den Verteiler (10) integriert ist.
3. 3. Heizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichsventil (30) zwischen den die Wärmequelle (3) und den Verteiler (10) verbindenden Leitungen (8, 9) angeschlossen ist.
4. 4. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kammer (11) des Verteilers (10), an der die Voriaufleitungen (14.15, 16) der einzelnen Heizkreise (17, 18, 19) angeschlossen sind, die Vor- und Rücklaufleitungen einer zusätzlichen Wärmequelle (29) angeschlossen sind.
5. 5. Heizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere parallel geschaltete Druckausgleichsventile (30) vorgesehen sind, die gegebenenfalls unterschiedliche Durchlaßquerschnitte aulweisen und/oder auf unterschiedliche Ansprechwerte eingestellt sind. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 5