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Die Erfindung betrifft eine Heizanlage und/oder Kühlanlage mit mindestens einer Wärmequelle, die insbesondere als Brennwertkessel oder Kondensatkessel oder Wärmepumpe oder Wärmetau- scher einer Fernheizanlage ausgebildet ist, zur Erwärmung und/oder Abkühlung eines Wärmeträ- germediums und mit einem Verteiler mit einer Vorlauf-Kammer, die über eine Vorlaufleitung mit einer Wärmequelle verbunden ist, und einer Rücklauf-Kammer, die über eine Rücklaufleitung mit der Wärmequelle verbunden ist,
wobei in mindestens einer dieser Leitungen ein die Durchsatz- menge des Wärmeträgermediums begrenzendes Strangregulierventil angeordnet ist und an diese Kammern des Verteilers Verbraucherkreis-Vorlaufleitungen und/oder Verbraucherkreis- Rücklaufleitungen von jeweils eine Umlaufpumpe aufweisenden Verbraucherkreisen anschliessbar sind und die Rücklauf-Kammer mit der Vorlauf-Kammer über ein Druckausgleichsventil verbunden ist, dessen Durchlassrichtung von der Rücklauf-Kammer zur Vorlauf-Kammer gerichtet ist.
Obwohl die Zielrichtung der Erfindung in erster Linie Heizanlagen sind, sollen auch Kühlanla- gen bzw. kombinierte Heiz- und Kühlanlagen umfasst sein. Der Begriff Wärmeträgermedium ist somit allgemein auch als ein Kältemittel umfassend zu verstehend und eine Wärmequelle kann somit auch eine Einrichtung zum Abkühlen des Wärmeträgermediums umfassen. Verbraucherkrei- se sind bei Heizanlagen Heizkreise und bei Kühlanlagen Kühlkreise und bei kombinierten Heiz- und Kühlanlagen können dies sowohl Heiz- als auch Kühlkreise sein.
Aus der DE 197 29 747 A1, US 5 617 994 A, DE 196 42 721 A1, DE 92 14 762 U1, DE 196 37 575 A1 und AT 399 770 B sind Heizkreisverteiler zur Versorgung von Verbrauchern mit unterschiedlichen Temperaturniveaus bekannt. Aus diesen Druckschriften geht hervor, die Verteiler zu diesem Zweck aus unterschiedlich temperierten Kammern aufzubauen.
Eine Heizanlage der eingangs genannten Art ist aus der AT 406 081 B bekannt. Die Wärme- quelle dieser Heizanlage ist ein Brennwertkessel oder Kondensatkessel oder ein Wärmetauscher einer Fernheizanlage. Bei solchen Wärmequellen kommt es jeweils auf eine möglichst niedrige Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums an, wie in dieser Schrift beschrieben ist. Um die maximale Durchsatzmenge des Wärmeträgermediums durch die Wärmequelle zu regulieren ist ein Strangregulierventil in der Rücklaufleitung oder in der Vorlaufleitung der Wärmequelle angeordnet.
Die einzelnen, an den Verteiler angeschlossenen Verbraucherkreise weisen jeweils eine Umlauf- pumpe auf. Das Strangregulierventil ist als vorgegebene Querschnittsverengung oder Drossel anzusehen, die hinsichtlich ihres Querschnittes während des Betriebs der Anlage üblicherweise nicht beeinflussbar ist. Es können auch Strangregulierventile mit Differenzkapillarrohr eingesetzt werden, deren Öffnungsquerschnitt sich in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung ändert. Bei der Installation der Heizanlage wird die maxima- le Durchsatzmenge durch das Strangregulierventil vom Fachmann eingestellt und die für eine Anlage eingestellten Strangregulierventile sind in der Regel auch plombiert.
Wenn während des Betriebs der Anlage die
Drehzahl einer Umlaufpumpe eines Heizkreises verändert wird, so dient das Druckausgleichs- ventil dazu, den Wärmehaushalt und die Wärmebilanz dieser Heizanlage ordnungsgemäss aufrecht zu erhalten, wie in der AT 406 081 B beschrieben ist. Ein Druckausgleichsventil im Sinne der AT 406 081 B und auch im Sinne der gegenständlichen Schrift weist eine Sperrichtung auf, in die das Ventil jedenfalls sperrt, auch bei Druckunterschieden. In Durchlassrichtung sperrt das Druck- ausgleichsventil bis zu einer einstellbaren Druckdifferenz und öffnet bei einem Überschreiten dieser voreingestellten Druckdifferenz.
Obwohl sich die Einrichtung der AT 406 081 B als vorteilhaft und in der Praxis zuverlässig ar- beitend erwiesen hat, auch nach Änderungen in den Verbraucherkreisen, stellt sich die Erfindung die Aufgabe, die Effizienz und Flexibilität der Anlage weiter zu erhöhen. Erfindungsgemäss gelingt dies durch eine Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Es können dadurch den Temperaturerfordernissen im Hinblick auf die jeweils angeschlossenen Verbraucherkreise flexibel Rechnung getragen werden und auch niedrigere Werte für die Rücklauf- temperatur zur Wärmequelle einer Heizanlage können erreicht werden. Die Rückschlagventile können hierbei ausserhalb der Kammern vorgesehen sein oder in einer vorteilhaften Ausführungs- form der Erfindung als in den Verteiler integrierte Rückschlagklappen ausgebildet sein.
Ebenso kann das Druckausgleichsventil in den Verteiler integriert sein oder ausserhalb dessel- ben angeordnet werden. Ein Druckausgleichsventil kann auch mehrere solcher parallel geschalte- ter Ventile umfassen, die eventuell verschiedene Durchsatzquerschnitte aufweisen können
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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.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung gehen im folgenden anhand der Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele hervor. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Heizanlage, die von einem
Fernheizwerk gespeist wird;
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Heizanlage und
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Heizanlage.
Die Vorlaufleitungen sind in den Figuren durchgezogen und die Rücklaufleitungen strichliert dargestellt. Die Figuren sind als schematische Prinzipzeichnungen zu verstehen, wobei der Über- sichtlichkeit halber nur die zur Erläuterung der Erfindung erfortlerlichen Komponenten eingezeich- net sind. In einer konkreten Heizanlage sind darüberhinaus weitere herkömmliche und übliche Ventile, Leitungen und Fühler vorhanden, die zur Steuerung und zum ordnungsgemässen Betrieb in der Praxis dienen. Insbesondere die Verbraucherkreise sind nur vereinfacht und schematisch dargestellt.
Die von einem nicht dargestellten Fernheizwerk kommende Vorlaufleitung 1 und die Rücklauf- leitung 2 speisen einen eine Wärmequelle 3 darstellenden Wärmetauscher. In der Rücklaufleitung sind in herkömmlicher Weise in den Figuren nicht dargestellte Komponenten wie ein Temperatur- fühler, ein Regelventil und ein Wärmezähler eingeschaltet. Sekundärseitig ist der Wärmetauscher 3 über eine Vorlaufleitung 4 und über eine Rücklaufleitung 5 mit einem Verteiler 6 verbunden. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsvariante der Erfindung weist der Verteiler 6 drei Kammern 7,8, 9 auf, wobei die Kammer, in die die Vorlaufleitung 4 mündet, in der Folge als Verlauf-Kammer 7, die Kammer, aus der die Rücklaufleitung 5 abzweigt, als Rücklauf-Kammer 8 und die dazwischen- liegende Kammer als Zwischenkammer 9 bezeichnet wird.
In der Rücklaufleitung 5 ist ein Strangregulierventil 10 angeordnet, das die Durchsatzmenge des Wärmeträgermediums durch den Wärmetauscher 3 limitiert. Dieses Strangregulierventil 10 ist auf die maximale Heizleistung eingestellt und vom Wärmelieferanten, dem Betreiber des Fern- heizwerkes, eingestellt und gegebenenfalls plombiert. Neben einem Strangregulierventil mit kon- stantem Durchflussquerschnitt während des Betriebs ist auch ein solches einsetzbar, dessen Durchflussquerschnitt sich in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung ändert.
An die Kammern 7,8, 9 des Verteilers sind nun Verbraucherkreis-Vorlaufleitungen 11 und Verbraucherkreis-Rücklaufleitungen 12 von Verbraucherkreisen 13,14, 15 angeschlossen. Bei- spielsweise kann der Verbraucherkreis 13 Radiatoren, der Verbraucherkreis 14 eine Fussbodenhei- zung und der Verbraucherkreis 15 einen Warmwasserbereiter speisen. Die Vorlauf- und Rücklauf- leitungen 11,12 sind dabei entsprechend der für die jeweiligen Verbraucherkreise erforderlichen Temperaturdifferenzen an die Kammern 7,8, 9 angeschlossen. In der Vorlauf-Kammer weist das Wärmeträgermedium die höchste, in der Zwischenkammer 9 eine mittlere und in der Rücklauf- Kammer die niedrigste Temperatur auf.
Alle drei Verbraucherkreise weisen Umlaufpumpen 17 auf. Deren Drehzahl ist entweder willkür- lich einzustellen, oder von Betriebsgrössen geregelt und gesteuert. Auch Umlaufpumpen mit kon- stanter Drehzahl können vorhanden sein. In den beiden Heizkreisen 13,14 sind zusätzlich Misch- ventile 18 angeordnet. Weiters sind in allen Heizkreisen nicht dargestellte Rückschlagventile ein- geschaltet und weitere nicht dargestellte Ventile, wie Mengenbegrenzungsventile sowie Sensoren zur Steuerung der Verbraucherkreise können in üblicher Weise vorgesehen sein. Die Rücklauf- Kammer 8 ist weiters mit der Vorlauf-Kammer 7 und der Zwischenkammer 9 jeweils über ein Druckausgleichsventil 19 verbunden. Diese Druckausgleichsventile 19 weisen eine Durchlassrich- tung auf, in der sie oberhalb einer bestimmten, gegebenenfalls einstellbaren, Druckdifferenz öff- nen.
In die entgegengesetzte Richtung schliessen diese Ventile nach Art eines Rückschlagventils.
Beispielsweise sind die Druckausgleichsventile als federbelastete Ventile ausgebildet, wobei die Kraft der das Druckausgleichsventil 19 schliessenden bzw. geschlossen haltenden Feder gegen den im Bereich der Rücklauf-Kammer 8 herrschenden Druck gerichtet ist. Die Durchlassrichtung dieser Druckausgleichsventile 19 sind durch die Pfeile 20 bezeichnet, die auch die mögliche Strö- mungsrichtung des Wärmeträgermediums in diesem Bereich wiedergeben. Anstelle eines federbe-
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lasteten Druckausgleichsventils kann auch ein Druckausgleichsventil eingesetzt werden, das über Druckfühler elektronisch gesteuert ist.
Weiters sind die Vorlauf-Kammer 7 mit der Zwischenkammer 9 und die Zwischenkammer 9 mit der Rücklauf-Kammer 8 jeweils über ein Rückschlagventil 21 miteinander verbunden, wobei die Durchlassrichtungen der Rückschlagventile durch die Pfeile 22 bezeichnet sind. Diese Rückschlag- ventile 21 können ausserhalb des den Verteiler 6 bildenden Behälters angeordnet sein oder als in die Zwischenwände 25 zwischen den Kammern 7, 8, 9 integrierte Rückschlagklappen ausgebildet sein.
Durch eine derartige Heizanlage kann eine grosse Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauflei- tung 4 und der Rücklaufleitung 5 erreicht werden, wobei die Anlage unempfindlich gegenüber Änderungen in den Flüssen durch die Verbraucherkreise 13,14 und 15 ist. Wenn der Druck in der Rücklauf-Kammer höher ist als der Wert, auf den die Druckausgleichsventile 19 eingestellt sind (es können dies auch unterschiedliche Werte sein), so fliesst Wärmeträgermedium in die Kammern 7 oder 9 zurück. Falls in der Zwischenkammer 9 mehr Wärmeträgermedium benötigt wird (für den Heizkreis 14) als angeliefert wird (durch den Rücklauf des Heizkreises 13), so strömt Wärmeträ- germedium durch das die Kammern 7 und 9 verbindende Rückschlagventil 21 nach.
Falls in der Zwischenkammer 9 mehr Wärmeträgermedium anfällt (durch den Rücklauf des Verbraucherkreises 13) als abgeführt wird (durch den Vorlauf des Verbraucherkreises 14), so kann Wärmeträgermedi- um von der Zwischenkammer 9 durch das die Kammern 9 und 8 verbindende Rückschlagventil 21 abströmen.
Es wird somit ein flexibler und unempfindlicher Anschluss von Verbraucherkreisen an den Ver- teiler 6 ermöglicht, wobei eine tiefe Rücklauftemperatur in der Rücklaufleitung 5 erreicht wird.
Solche niedrige Rücklauftemperaturen sind insbesondere bei Wärmequellen in Form von Brenn- wertkesseln oder Kondensatkesseln oder Wärmepumpen oder Wärmetauschern einer Fernheizan- lage vorteilhaft, um die Anlage effektiv zu nutzen. In der Vorlaufleitung 4 und der Rücklaufleitung 5 der Wärmequelle 3 sind hierbei keine Umlaufpumpen erforderlich.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 dargestellt. Hier sind mehrere Zwischenkammern 9,23, 24 vorgesehen, um eine noch niedrigere Rücklauftemperatur in der Rücklaufleitung 5 und/oder einen noch flexibleren Anschluss von Verbraucherkreisen 13 bis 16 zu ermöglichen. Die Zwischenkammern 9,23, 24 sind mit der Rücklauf-Kammer 8 jeweils über ein Druckausgleichsven- til 19 verbunden, dessen Durchlassrichtung von der Rücklauf-Kammer zur jeweiligen Zwischen- kammer gerichtet ist.
Zwischen der Vorlauf-Kammer 7 und der auf die Verlauf-Kammer folgenden Zwischenkammer 9, zwischen der Zwischenkammer 9 und der auf sie folgenden Zwischenkammer 23, zwischen der Zwischenkammer 23 und der auf sie folgenden Zwischenkammer 24 sowie zwischen der Rücklauf-Kammer und der der Rücklauf-Kammer 8 vorausgehenden Zwischenkam- mer 24 ist jeweils ein Rückschlagventil 21 angeordnet, dessen Durchlassrichtung jeweils von der in Richtung zur Vorlaufleitung 4 liegenden Kammer zur in Richtung zur Rücklaufleitung 5 liegenden Kammer gerichtet ist. Die Kammern 7,9, 23,24 und 8 folgenden dabei in dem Sinn aufeinander, dass die Temperatur des Wärmeträgermediums von der Kammer 7 bis zur Kammer 8 generell abnehmend ist, beispielhafte Werte in den einzelnen Kammer sind in Fig. 2 rechts angegeben.
Weiters erfolgt die generelle Strömung des Wärmeträgermediums von der Kammer 7 in Richtung zur Kammer 8, wobei einzelne oder mehrere Kammern durch Verbraucherkreise überbrückt wer- den können (vgl. Verbraucherkreis 16) und Rückströmungen zum Druckausgleich durch die Druck- ausgleichsventile 19 möglich sind.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäss Fig. 1 und Fig. 2 sind grundsätzlich auch weitere Wär- mequellen an die Kammern des Verteilers anschliessbar (entsprechend der Vorlauf- und Rücklauf- temperatur). Soll eine solche Wärmequelle angeschlossen werden, für die eine Umwälzung des Wärmeträgermediums durch die Wärmequelle mittels einer Umlaufpumpe erforderlich ist, so eignet sich hier insbesondere ein durch weitere Kammern erweiterter Verteiler. Ein solches Ausführungs- beispiel der Erfindung ist beispielsweise in Fig. 3 dargestellt. Wiederum ist eine Wärmequelle 3 in Form eines Wärmetauschers eines Fernheizwerkes vorgesehen, die über eine Vorlaufleitung 4 und eine Rücklaufleitung 5 mit einem Verteiler 6 verbunden ist.
Zusätzlich zur Vorlauf-Kammer 7, Rücklauf-Kammer 8 und Zwischenkammer 9, die entsprechend dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 über Rückschlagventile 21 und Druckausgleichsventile 19 miteinander verbunden sind, sind hier weitere Kammern 26,27 vorgesehen. Zwischen der Rücklauf-Kammer 8 und der weiteren
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Kammer 26 sowie zwischen der weiteren Kammer 26 und der weiteren Kammer 27 ist jeweils eine Zwischenwand 28 angeordnet, die im gezeigten Ausführungsbeispiel durch zwei parallel zueinander angeordnete und zwischen sich einen Spaltraum begrenzende Wände gebildet werden. Dieser Spaltraum bildet eine Öffnung 29 zwischen der Kammer 8 und der Kammer 26 bzw. zwischen der Kammer 26 und der Kammer 27.
Durch diese weiteren Kammern wird eine Anschlussmöglichkeit für eine weitere Wärmequelle 30 bereitgestellt, die hier beispielsweise als Solaranlage ausgebildet ist. Diese weitere Wärmequelle 30 ist eine solche Wärmequelle, welche eine Umlaufpumpe 31 zum Umwälzen des Wärmeträgermediums durch die Wärmequelle 30 benötigt. Die Rücklaufleitung 34 der Wärmequelle 30 ist über ein Umschaltventil 33 mit der Kammer 26 oder der Kammer 27 wahlweise verbindbar. Die Vorlaufleitung 32 mündet in die Kammer 8.
Die Heizanlage wird dadurch zum Anschluss für eine Wärmequelle mit niedrigeren Temperaturen, als diese für die Rücklaufleitung 5 der Wärmequelle 3 vorgesehen sind, hin erweitert, wodurch auch in effizienter Weise ein Verbraucherkreis 15 mit einem Niedertemperaturverbraucher, beispielsweise einer Wandtrocknung bzw. einer Betonkernheizung (Vorlauftemperatur beispielsweise 30 C) anschliessbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Wärmequelle 3 auch als Zusatzheizung zur beispielsweise als Solaranlage ausgebildeten Wärmequelle 30 angesehen werden, falls diese letztere zuwenig Heizleistung erbringt.
Anstelle zu niedrigeren Temperaturen oder zusätzlich hierzu kann der Verteiler auch zu höheren Temperaturen durch derartige weitere Kammern 26,27 erweitert werden, die in diesem Fall an die Vorlauf-Kammer 7 anschliessen würden (mit Zwischenwänden, in denen Öffnungen vorgesehen sind).
Es könnte in diesem Fall an die Vorlauf-Kammer 7 der Rücklauf einer Hochtemperaturwärmequelle wie eines Holzschnitzelkessels, für den eine Umlaufpumpe erforderlich ist, angeschlossen werden, dessen Vorlaufleitung mit der weiteren Kammer mit dem höchsten Temperaturniveau verbunden ist. Verbraucherkreise könnten wiederum an die Kammern mit dem entsprechenden Temperaturniveau angeschlossen werden.
Eine erfindungsgemässe Heizanlage erlaubt vielfältige Anschlussmöglichkeiten von Wärmequellen und Verbrauchern, wobei eine effektive Nutzung der Anlage ermöglicht wird.
Wenn vorstehend die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen von Heizanlagen erläutert wurde, so ist die Erfindung in analoger Weise auch bei Kühlanlagen einsetzbar.
Legende zu den Hinweisziffern:
EMI4.1
<tb> 1 <SEP> Vorlaufleitung <SEP> 21 <SEP> Rückschlagventil
<tb>
<tb> 2 <SEP> Rücklaufleitung <SEP> 22 <SEP> Pfeil
<tb>
<tb> 3 <SEP> Wärmequelle <SEP> 23 <SEP> Zwischenkammer
<tb>
<tb> 4 <SEP> Vorlaufleitung <SEP> 24 <SEP> Zwischenkammer
<tb>
<tb> 5 <SEP> Rücklaufleitung <SEP> 25 <SEP> Zwischenwand
<tb> 6 <SEP> Verteiler <SEP> 26 <SEP> weitere <SEP> Kammer
<tb>
<tb> 7 <SEP> Vorlauf-Kammer <SEP> 27 <SEP> weitere <SEP> Kammer
<tb>
<tb> 8 <SEP> Rücklauf-Kammer <SEP> 28 <SEP> Zwischenwand
<tb>
<tb> 9 <SEP> Zwischenkammer <SEP> 29 <SEP> Öffnung
<tb>
<tb> 10 <SEP> Strangregulierventil <SEP> 30 <SEP> Wärmequelle
<tb>
<tb> 11 <SEP> Verbraucherkreis-Vorlaufleitung <SEP> 31 <SEP> Umlaufpumpe
<tb>
<tb> 12 <SEP> Verbraucherkreis-Rücklaufleitung <SEP> 32 <SEP> Vorlaufleitung
<tb>
<tb> 13 <SEP> Verbraucherkreis <SEP> 33 <SEP>
Umschaltventil
<tb>
<tb> 14 <SEP> Verbraucherkreis <SEP> 34 <SEP> Rücklaufleitung
<tb>
<tb> 15 <SEP> Verbraucherkreis
<tb>
<tb> 16 <SEP> Verbraucherkreis
<tb>
<tb> 17 <SEP> Umlaufpumpe
<tb>
<tb> 18 <SEP> Mischventil
<tb>
<tb> 19 <SEP> Druckausgleichsventil
<tb>
<tb> 20 <SEP> Pfeil
<tb>