<Desc/Clms Page number 1>
Werkwijze voor het regelen van een gekombineerde verwarming en gekombineerde verwarming die deze werkwijze toepast.
Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het regelen van een gekombineerde verwarming, meer speciaal van een verwarming die bestaat uit een verwarmingskring, een sanitaire kring, een verwarmingstoestel om het medium in de voornoemde kringen te verwarmen, en een regelelement, met een ventiel dat de stroming doorheen de voornoemde kringen bepaalt, zodanig dat de voeding van de sanitaire kring met het door middel van het verwarmingstoestel verwarmde medium voorrang krijgt op de voeding van de verwarmingskring.
Hierbij wordt onder de verwarmingskring het circuit verstaan waarop de radiators, de vloerverwarming of dergelijke zijn aangesloten. Onder de sanitaire kring wordt het circuit verstaan dat voorziet in de opwarming van sanitair water, bijvoorbeeld voor huishoudelijk gebruik, waarbij dit circuit tot dit doel voorzien is van een warmtewisselaar of dergelijke.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op een gekombineerde verwarming die de werkwijze toepast.
Het is bekend dat bij gekombineerde verwarmingen van het voornoemde type de verwarmingskring gesloten wordt en de sanitaire kring geopend wordt bij de afname van warm water door middel van een drukgevoelig element dat in de secundaire kring van de voornoemde warmtewisselaar, parallel over een venturi, is aangebracht. Dit drukgevoelig element is door middel van een hefboommechanisme aan een ventiel gekoppeld waarmee de verwarmingskring kan worden gesloten en de sanitaire kring kan worden geopend. Dit bekende regelsysteem vertoont het nadeel dat het vrij ingewikkeld en volumineus is, enerzijds, omdat naast het
<Desc/Clms Page number 2>
ventiel ook een druk-of debietgevoelig element nodig is, en anderzijds, omdat het ventiel en het druk-of debietgevoelig element niet steeds in elkaars direkte nabijheid kunnen worden geplaatst.
Bovendien neemt het druk- of debietgevoelig element veel plaats in omdat hierbij een groot membraan noodzakelijk is om de kracht voor het openen van het ventiel te leveren.
De huidige uitvinding heeft dan ook betrekking op een werkwijze voor het regelen van een gekombineerde verwarming, alsmede een gekombineerde verwarming die de voornoemde nadelen niet vertonen.
Hiertoe betreft de uitvinding een werkwijze voor het regelen van een gekombineerde verwarming, meer speciaal van een verwarming die bestaat uit een verwarmingskring, een sanitaire kring, een verwarmingstoestel om het medium in de voornoemde kringen te verwarmen, een pomp, en minstens een regelelement, met een ventiel dat de stroming doorheen de voornoemde kringen bepaalt, zodanig dat de voeding van de sanitaire kring met het door middel van het verwarmingstoestel verwarmde medium voorrang krijgt op de voeding van de verwarmingskring, daardoor gekenmerkt dat het voornoemde ventiel rechtstreeks wordt aangestuurd door middel van een warmtegevoelig element, meer speciaal een element dat een vormverandering ondergaat ingevolge temperatuurswijzigingen, waarbij dit warmtegevoelig element wordt gestuurd door de temperatuur van het medium in de sanitaire kring.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op een gekombineerde verwarming, bestaande uit een verwarmingskring, een sanitaire kring, een verwarmingstoestel om het medium in de voornoemde kringen te verwarmen, een pomp en een regelelement, met een ventiel dat de stroming doorheen de
<Desc/Clms Page number 3>
voornoemde kringen bepaalt, zodanig dat de voeding van de sanitaire kring met het door middel van het verwarmingstoestel verwarmde medium voorrang krijgt op de voeding van de verwarmingskring, daardoor gekenmerkt dat het regelelement een warmtegevoelig element vertoont dat rechtsstreeks met het ventiel samenwerkt en dat wordt gestuurd door de temperatuur van het medium dat door de sanitaire kring vloeit.
Het voornoemde warmtegevoelig element bestaat bij voorkeur uit een materiaal dat uit een vormgeheugenlegering is gemaakt. Het gebruik van een vormgeheugenlegering biedt het voordeel dat het openen en sluiten van het ventiel gebeuren kan bij een welbepaalde temperatuur eigen aan de legering, en, in tegenstelling tot elementen die een lineaire warmteuitzetting vertonen zal het ventiel nagenoeg steeds in een uiterste stand staan, waarbij dit hetzij volledig geopend is, hetzij volledig gesloten is. Volgens een variante kunnen echter ook andere elementen worden aangewend, die bijvoorbeeld bestaan uit een uitzetbaar materiaal of uit een bimetaal, alhoewel dat zulke elementen een minder precieze regeling toelaten en dat zulke systemen met zulke uitzetbare materialen of bimetalen een grote werkingshysteresis vertonen.
Het gebruik van een vormgeheugenlegering geniet dan ook merkelijk de voorkeur wanneer een precieze omschakeling wordt gevraagd.
In de voorkeurdragende uitvoeringsvorm bevat de gekombineerde verwarming middelen die met de sanitaire kringloop samenwerken, die, in het geval dat uitsluitend een opwarming in de sanitaire kring wordt gevraagd, na deze opwarming de verdere opwarming onderbreken alvorens het warmtegevoelig element in werking treedt. Deze middelen bestaan bij voorkeur uit minstens een thermostatische schakelaar in de sanitaire kring die de pomp inschakelt
<Desc/Clms Page number 4>
wanneer warmte in de sanitaire kring wordt gevraagd, en die de pomp uitschakelt bij een hogere temperatuur, die evenwel lager is dan de temperatuur waarbij het warmtegevoelig element in werking treedt.
Met het inzicht de kenmerken volgens de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna als voorbeelden zonder enig beperkend karakter enkele voordragende uitvoeringsvormen beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin :
Figuur 1 schematisch een gekombineerde verwarming volgens de uitvinding weergeeft ;
Figuur 2 in detail en in doorsnede een zicht weergeeft van het regelelement dat in figuur 1 met F2 is aangeduid ;
Figuur 3 het regelelement uit figuur 2 voor een andere stand weergeeft ;
Figuren 4 en 5 voor twee standen een variante weergeven van het regelelement uit figuur 2 ;
Figuren 6 en 7 nog een variante weergeven van het regelelement uit figuur 2, tevens voor twee standen ;
Figuur 8 nog een variante weergeeft van het regelelement uit figuur 2 ;
Figuren 9 tot 12 schematisch verschillende uitvoerin- gen weergeven van gekombineerde verwarmingen volgens de uitvinding.
Zoals weergegeven in figuur 1 heeft de uitvinding betrekking op een gekombineerde verwarming van het type dat bestaat uit een verwarmingskring 1, een sanitaire kring 2, een verwarmingstoestel 3, zoals een brander, om het medium in de voornoemde kringen 1 en 2 te verwarmen, een element, zoals een pomp 4, om het verwarmde medium in de kringen 1 en 2 rond te voeren, en een regelelement 5, met een ventiel
<Desc/Clms Page number 5>
6 dat de stroming doorheen de voornoemde kringen 1 en 2 bepaalt, zodanig dat de voeding van de sanitaire kring 2 voorrang verkrijgt op de voeding van de verwarmingskring 1.
Zoals weergegeven in figuur 1 bestaat de verwarmingskring 1 hierbij uit een toevoerleiding 7 die een of meerdere verwarmingselementen 8, bijvoorbeeld radiators, van warm water kan voorzien en een terugvoerleiding 9 om het afgekoelde water terug naar het verwarmingstoestel 3 te voeren. De sanitaire kring 2 bestaat in het voorbeeld van figuur 1 hoofdzakelijk uit een warmtewisselaar 10 die via een toevoerleiding 11 met warm water uit het verwarmingstoestel 3 kan worden gevoed en een terugvoerleiding 12 om het water uit de warmtewisselaar 10 terug naar het verwarmingstoestel 3 te voeren.
De warmtewisselaar 10 kan van willekeurige aard zijn en bestaat bijvoorbeeld uit een boiler met een secundaire kring waarvan de ingang 13 aangesloten is op het waterleidingnet en de uitgang 14 verschillende aftappunten kan spijzen, zoals warmwaterkranen voor huishoudelijk gebruik.
Het bijzondere van de uitvinding bestaat erin dat het voornoemde ventiel 6 hierbij wordt aangestuurd door middel van een warmtegevoelig element 15, meer speciaal een element dat een vormverandering ondergaat ingevolge temperatuurswijzigingen, waarbij dit warmtegevoelig element 15 wordt gestuurd door de temperatuur van het medium in de sanitaire kring.
Door gebruik te maken van een warmtegevoelig element 15 dat een vormverandering ondergaat ingevolge temperatuurswijzigingen kan dit element 15 samen met het ventiel 6 in een huis 16 worden ingebouwd en wordt het gebruik van
<Desc/Clms Page number 6>
ingewikkelde sturingen om het ventiel 6 te bevelen, en het gebruik van komplexe mechanische stuursystemen uitgesloten.
De praktische uitvoering van regelelement 5 kan van verschillende aard zijn, dit naargelang de opbouw en de onderlinge koppeling van de voornoemde kringen 1 en 2.
In de uitvoeringsvorm van figuur 1 bevinden de kringen 1 en 2 zich parallel over de pomp 4 en het verwarmingstoestel 3 en bevindt het regelelement 5 zich aan de samenvloeiing van de kringen 1 en 2. Hierbij kan een regelelement 5 worden aangewend zoals is afgebeeld in figuren 2 en 3. Dit regelelement 5 bestaat hoofdzakelijk uit, enerzijds, een in het huis 16 ondergebrachte klepkamer 17 met een ingang 18 voor het medium uit de sanitaire kring 2, een ingang 19 voor het medium uit de verwarmingskring l, een uitgang 20 die via een leiding 21 op de ingang 22 van de pomp 4 wordt aangesloten en een ventiel 6, zoals voornoemd, dat in dit geval kan samenwerken met de ingangen 18 en 19 om ofwel de ene of de andere ingang af te sluiten, en anderzijds,
een kamer 23 waarin het voornoemde warmtegevoelig element 15 is aangebracht met een ingang 24 voor medium uit de sanitaire kring 2, waarbij dit element 15 zodanig met het ventiel 6 samenwerkt dat het ventiel 6 de ingang 19 afsluit, zoals afgebeeld in figuur 2, zolang de temperatuur in de kamer 23 zich beneden een welbepaalde waarde Tl bevindt, en dit ventiel 6 de ingang 18 afsluit, zoals afgebeeld in figuur 3, wanneer de temperatuur van het medium in de kamer 23 hoger wordt dan Tl.
In het voorbeeld van figuren 2 en 3 bevindt de kamer 23 zich voor de ingang 18, zodanig dat het warmtegevoelig element 15 omspoeld wordt door het medium dat zich van de ingang 24 naar de klepkamer 17 beweegt.
<Desc/Clms Page number 7>
Het warmtegevoelig element 15 bestaat bij voorkeur uit een veer die is vervaardigd uit een vormgeheugenlegering, die op de klepstang 25 van het ventiel 6 inwerkt en die bij uitzetting het kleplichaam 26 van het ventiel 6 op de zitting 27 rond ingang 18 drukt. In de ingekrompen toestand van het warmtegevoelig element 15 wordt het kleplichaam 26 op de zitting 28 van de ingang 19 gedrukt door middel van een terugstelveer 29.
Het regelelement 5 vertoont bij voorkeur een lekcircuit, zodanig dat steeds een welbepaalde stroming doorheen de sanitaire kring mogelijk is, waarvan het doel uit de verdere beschrijving zal volgen. In de uitvoeringsvorm van figuren 2 en 3 wordt dit lekcircuit gevormd door een of meer kleine openingen 30 die een verbinding vormen tussen de kamer 23 en de klepkamer 17.
Zoals weergegeven in figuur 1 kan de gekombineerde verwarming nog worden voorzien van een aantal schakelelementen om het in- en uitschakelen van de pomp 4 te bevelen, welke op zieh eenvoudig kunnen zijn, zoals een thermostatische schakelaar 31 aan de uitgang van de primaire kring van de warmtewisselaar 10 of ingebouwd in de warmtewisselaar 10, en/of een thermostatische schakelaar 32 of een debietschakelaar aan de uitgang van de secundaire kring van de warmtewisselaar 10 en een thermostatisch bediende schakelaar 33 die de temperatuur in de te verwarmen vertrekken regelt, hetzij door middel van een kamerthermostaat of hetzij door middel van een regelsysteem dat rekening houdt met verschillende faktoren, zoals de buitenluchttemperatuur en dergelijke.
Deze schakelelementen voorzien erin dat de pomp 4 wordt ingeschakeld wanneer de temperatuur aan een van deze elementen lager is dan vooraf ingestelde waarden en pas
<Desc/Clms Page number 8>
terug wordt uitgeschakeld wanneer ofwel in de verwarmingskring 1 of in de sanitaire kring 2 de gewenste opwarming bekomen is. De thermostatische schakelaars 31 en 32 zijn bij voorkeur werkzaam tussen twee vooraf vastgelegde temperaturen T2 en T3, met andere woorden zij sluiten zieh bij een temperatuur T2 en openen terug wanneer een hogere temperatuur T3 wordt bereikt. De temperaturen T2 en T3 bedragen bijvoorbeeld 60 en 70 graden Celsius.
De temperatuur Tl waarbij het element 15 uitzet en dit het kleplichaam 26 verplaatst, is bij voorkeur hoger dan de temperatuur T3, en bedraagt bijvoorbeeld 80 graden Celsius.
Verder kan de verwarming nog worden uitgerust met een drukverschilschakelaar 34, met een parallel hierover geplaatste keerklep 35, die de inschakeling van het verwarmingstoestel 3 beveelt, bijvoorbeeld de gaskraan opent in het geval van een gasbrander. De drukverschilschakelaar is via leidingen 36 en 37 parallel over de kringen 1 en 2 geplaatst. De leiding 37 kan op een ingang 38 aan de klepkamer 17 worden aangesloten.
De werking van het geheel uit figuur 1 is hoofdzakelijk zoals hierna wordt uiteengezet.
In rusttoestand bevindt het ventiel 6 zich in een toestand zoals is afgebeeld in figuur 2.
In het geval dat de thermostatische schakelaar 33 geen toevoer van warmte aan de verwarmingselementen 8 vraagt, doch de temperatuur aan de thermostatische schakelaars 31 en/of 32 lager wordt dan de voornoemde waarde T2, wordt de pomp door middel van de schakelaar 31 en/of 32 ingeschakeld.
<Desc/Clms Page number 9>
Bij de goede werking hiervan wordt de drukverschilschakelaar 34 bediend, die bijvoorbeeld de gaskraan van de brander van het verwarmingstoestel 3 opent. Een niet weergegeven ontstekingsmechanisme met bijhorend termische beveiligingen zorgt voor de start en bewaking van de verbranding. Hierdoor wordt het water, of desgevallend een ander medium, opgewarmd.
Doordat de temperatuur aan het warmtegevoelig element 15 lager is dan de voornoemde temperatuur Tl blijft het ventiel 6 in de stand die is weergegeven in figuur 2, zodat de sanitaire kring 2 geopend is en de verwarmingskring 1 gesloten is. De temperatuur van het water in de warmtewisselaar 10 neemt door de toevoer van warm water toe. Wanneer sanitair water aan de uitgang 14 wordt afgetapt blijft de temperatuur in de warmtewisselaar 10 onder de waarde T3, waardoor de pomp 4 ingeschakeld blijft en de klepstand van figuur 2 bevestigd wordt.
Wanneer er daarentegen geen afname is van sanitair water, stijgt de temperatuur aan de thermostatische schakelaar 31 en/of 32 tot de temperatuur T3 bereikt is, waardoor de pomp 4 wordt uitgeschakeld. De drukverschilschakelaar 34 schakelt het verwarmingstoestel 3 uit waardoor de opwarming ophoudt. Daar de temperatuur T3 lager is dan Tl, blijft het ventiel 6 in de stand die is afgebeeld in figuur 2.
In het geval dat de pomp 4 wordt ingeschakeld door middel van de schakelaar 33, bijvoorbeeld met behulp van een kamerthermostaat, blijft de pomp 4 ingeschakeld tot de gewenste temperatuur in de te verwarmen vertrekken bereikt is. Initieel neemt het ventiel 6 een stand in zoals is afgebeeld in figuur 2. Doordat de temperatuur aan de kamerthermostaat niet toeneemt, vermits de verwarmingskring 1 nog gesloten is, blijft de pomp 4 in werking en stijgt de
<Desc/Clms Page number 10>
temperatuur van het water tot boven de voornoemde waarde Tl, waardoor het warmtegevoelig element 15 reageert en de verwarmingskring 1 opent en de sanitaire kring 2 sluit, zoals is afgebeeld in figuur 3. Door de openingen 30 wordt een lekstroom gehandhaafd die ervoor zorgt dat het warmtegevoelig element 15 het ventiel 6 geopend houdt.
Wanneer nu sanitair water wordt afgenomen en de temperatuur van het water in de kamer 23 zodanig afkoelt dat de waarde hiervan daalt tot onder de voornoemde waarde Tl, neemt het ventiel 6 terug de stand in zoals afgebeeld in figuur 2 zodat de opwarming van het sanitair water voorrang krijgt op de verdere opwarming van de verwarmingselementen 8.
Wanneer de pomp 4 uitgeschakeld wordt door de schakelaar 33, en wanneer de sanitaire kring 2 geen verdere opwarming vraagt, stopt de opwarming op de reeds eerder beschreven wijze.
Figuren 4 en 5 geven een variante van het regelelement 5 weer, waarbij het warmtegevoelige element 15 en de terugstelveer 29 op een andere wijze zijn gemonteerd.
Alhoewel het gebruik van een warmtegevoelig element 15 uit een vormgeheugenlegering de voorkeur geniet, wordt niet uitgesloten dat andere elementen worden aangewend. Een voorbeeld hiervan is weergegeven in figuren 6 en 7, waarin het element 15 gebruik maakt van een uitzetbaar materiaal, en bijvoorbeeld bestaat uit een balg 39 die gevuld is met was 40, zodanig dat door inkrimping, respektievelijk uitzetting, de standen bereikt worden die in figuren 6 en 7 zijn afgebeeld.
<Desc/Clms Page number 11>
In Figuur 8 is nog een variante afgebeeld waarbij het warmtegevoelig element 15 gevormd is uit een reeks bimetalen schijven.
In figuur 9 wordt een variante van de gekombineerde verwarming weergegeven. Deze uitvoeringsvorm bestaat hoofdzakelijk in de kombinatie van een verwarmingstoestel 3 en een pomp 4 ; een hierop aangesloten sanitaire kring 2 met een warmtewisselaar 10 ; een verwarmingskring 1 die zich parallel bevindt over een gedeelte 41 van de terugvoerleiding 12 van de sanitaire kring 2 ;
een regelelement 42 dat zich aan de aftakking waar de verwarmingskring 1 op de sanitaire kring 2 is aangesloten, bevindt, waarbij dit regelelement 42 hoofdzakelijk bestaat uit een kamer 43 met een ingang 44 die is aangesloten op de uitgang van de warmtewisselaar 10 en een uitgang 45 waarop de terugvoerleiding 12 van de sanitaire kring 2 is aangesloten, een ventiel 46 dat toelaat dat water uit de kamer 43 in de verwarmingskring 1 vloeit, en een in de kamer 43 aangebracht warmtegevoelig element 47 dat ervoor zorgt dat het ventiel 46 beneden een bepaalde temperatuur gesloten is ;
en een in het voornoemde gedeelte 41 van de terugvoerleiding 12 van de sanitaire kring 2 geplaatst tweede regelelement 48 met een ventiel 49, dat is voorzien van een lekcircuit 50 en dat door middel van een tweede warmtegevoelig element 51 wordt gestuurd zodanig dat het ventiel 49 sluit wanneer een bepaalde temperatuur wordt overschreden.
De werking van de gekombineerde verwarming kan eenvoudig uit de figuren worden afgeleid. Zolang de temperatuur aan de uitgang van de warmtewisselaar beneden een bepaalde waarde is, zijn de warmtegevoelige elementen 47 en 51 ingekrompen, zodat het ventiel 46 gesloten gehouden wordt, bijvoorbeeld door middel van een terugstelveer 52, en het
<Desc/Clms Page number 12>
ventiel 49 geopend is, zodat het cirkulerende water uitsluitend voor de opwarming van de sanitaire kring wordt benut zolang de voornoemde temperatuur T3 niet wordt bereikt. Door de verwarmingskring 1 uit te schakelen wordt een vluggere opwarming van het circulerende water mogelijk gemaakt.
In figuur 10 wordt nog een variante weergegeven van een gekombineerde verwarming volgens de uitvinding. Deze verwarming bestaat hoofdzakelijk in de kombinatie van een verwarmingstoestel 3 en een pomp 4 ; een hierop aangesloten sanitaire kring 2 met een warmtewisselaar 10 ; een verwarmingskring 1 die zieh parallel bevindt over een gedeelte 41 van de terugvoerleiding 12 van de sanitaire kring 2 ;
een regelelement 53 dat zieh aan de aftakking waar de verwarmingskring 1 op de sanitaire kring 2 is aangesloten, bevindt, waarbij dit regelelement 53 hoofdzakelijk bestaat uit een kamer 54 met een ingang 55 die is aangesloten op de uitgang van de warmtewisselaar 10, met een uitgang 56 waarop de terugvoerleiding 12 van de sanitaire kring is aangesloten en met een uitgang 57 waarop de verwarmingskring 1 is aangesloten, een dubbelwerkend ventiel 58 met twee klephoofden 59 en 60, dat afhankelijk van zijn stand ofwel in de afsluiting van de ene ofwel in de afsluiting van de andere uitgang kan voorzien, een in de kamer 54 tussen het ventiel 58 en de eerst genoemde uitgang 56 aangebracht warmtegevoelig element 61 dat met het ventiel 58 samenwerkt zodanig dat de terugvoerleiding 12 boven een bepaalde temperatuur minstens gedeeltelijk wordt afgesloten,
en een lekcircuit 62 dat een verbinding vormt tussen de voornoemde ingang 55 en de voornoemde kamer 54.
In het lekcircuit 62 kan een smoorklep 63 worden aangebracht. Het regelelment 53 bevat bij voorkeur ook nog een terugstelveer 64.
<Desc/Clms Page number 13>
De werking van de gekombineerde verwarming van figuur 10 is hoofdzakelijk analoog aan de voorgaande uitvoeringsvormen en bestaat erin dat het ventiel 58 boven een bepaalde temperatuur van het water tegen de kracht van de veer 64 in wordt verplaatst, zodanig dat boven deze temperatuur het water niet rechtstreeks naar de brander wordt teruggestuurd, doch verplicht wordt langs de verwarmingselementen 8 te cirkuleren.
In figuur 11 wordt nog een variante weergegeven. De gekombineerde verwarming bestaat hierbij hoofdzakelijk in de kombinatie van een verwarmingstoestel 3 en een pomp 4 ; een verwarmingskring 1 en een sanitaire kring 2 met een warmtewisselaar 10 die parallel over de pomp 4 en de brander 3 zijn aangesloten ; een regelelement 65, dat stroomafwaarts van de warmtewisselaar 10 in de terugvoerleiding 12 van de sanitaire kring 2 is geplaatst, en dat is voorzien van een ventiel 66 dat gestuurd wordt door middel van een warmtegevoelig element 67, zodanig dat dit ventiel 66 sluit boven een bepaalde temperatuur ;
een lekcircuit 68 parallel over het voornoemde ventiel 66 ; en een tweede regelelement 69, dat in de verwarmingskring 1 is geplaatst, met een ventiel 70 dat gestuurd wordt door een warmtegevoelig element 71, dat in een kamer 72 is geplaatst die doorstroomd wordt door water uit de sanitaire kring 12 dat stroomafwaarts van de warmtewisselaar 10 wordt afgetapt, waarbij dit ventiel 70 zieh opent eens dat een bepaalde temperatuur in de kamer 72 wordt bereikt.
In het lekcircuit 68 kan een smoorklep 73 worden aangebracht om de doortocht in te stellen. Verder kan nog een tweede smoorklep 74 worden voorzien, die ervoor zorgt dat steeds een bepaalde hoeveelheid vloeistof naar de kamer 72 wordt afgeleid. Het ventiel 70 is belast met een terugstelveer 75.
<Desc/Clms Page number 14>
De werking van het geheel uit figuur 11 bestaat erin dat boven een bepaalde temperatuur aan de warmtewisselaar 10, namelijk de voornoemde temperatuur Tl, het ventiel 66 gesloten wordt en het ventiel 71 geopend wordt.
In figuur 12 wordt nog een variante van de uitvinding weergegeven. De gekombineerde verwarming bestaat hierbij hoofdzakelijk in de kombinatie van een verwarmingstoestel 3 en een pomp 4 ; een hierop aangesloten sanitaire kring 2 met een warmtewisselaar 10 ; een verwarmingskring 1 die zieh parallel bevindt over een gedeelte 41 van de terugvoerleiding 12 van de sanitaire kring 2 ;
en een regelelement 76 dat zieh aan de aftakking waar de verwarmingskring 1 op de sanitaire kring 2 is aangesloten, bevindt, waarbij dit regelelement 76 hoofdzakelijk bestaat uit een kamer 77 met een ingang 78 die is aangesloten op de uitgang van de warmtewisselaar 10, met een uitgang 79 waarop de terugvoerleiding 12 van de sanitaire kring 2 is aangesloten en met een uitgang 80 waarop de verwarmingskring 1 is aangesloten, een in de kamer 77 aangebracht dubbelwerkend ventiel 81 dat ofwel in de afsluiting van de ene of andere uitgang kan voorzien, en een in de kamer 77 aangebracht warmtegevoelig element 82 dat het ventiel 81 zodanig stuurt dat de uitgang naar de verwarmingskring 1 pas boven een bepaalde temperatuur wordt geopend, terwijl de uitgang 79 wordt afgesloten.
Het regelelement 76 kan worden voorzien van een terugstelveer 83.
De werking kan eenvoudig uit figuur 12 worden afgeleid en bestaat er hoofdzakelijk in dat de uitgang 80 pas bij het bereiken van een bepaalde temperatuur, namelijk de voornoemde temperatuur Tl, wordt geopend.
<Desc/Clms Page number 15>
Het is duidelijk dat alle uitvoeringsvormen kunnen worden voorzien van een drukverschilschakelaar 34 voor het in- en uitschakelen van het verwarmingstoestel 3.
Het is eveneens duidelijk dat alle uitvoeringsvormen bij voorkeur uitgerust zijn met middelen die, in het geval dat alleen sanitair water vereist is, de verdere opwarming van het sanitair water onderbreken eens dat een bepaalde temperatuur bereikt is, waarbij deze temperatuur lager ligt dan de temperatuur waarop het warmtegevoelig element aktief wordt. Deze middelen kunnen anoloog als in figuur 1 bestaan uit thermostatische schakelaars 31 en/of 32 of uit enig ander regelelement.
In alle beschreven uitvoeringsvormen hoeft het openen als sluiten van de respektievelijke ventielen niet volledig te gebeuren, doch kan ook gedeeltelijk zijn, waarbij het beoogde effekt dan wel minder uitgesproken is.
Het is duidelijk dat het regelelement zodanig kan worden opgevat dat het op verschillende temperaturen kan werken, waarbij naar keuze de gewenste temperatuur kan worden ingesteld. Dit kan bijvoorbeeld door gebruik te maken van verwisselbare veren of door meerdere veren in parallel of serie te plaatsen, waarbij de invloed van een of meer veren naar keuze kan worden uitgeschakeld, bijvoorbeeld door ze te blokkeren.
De huidige uitvinding is geenszins berperkt tot de als voorbeelden beschreven en in de figuren gegeven uitvoeringsvormen, doch dergelijke werkwijze voor het regelen van een gekombineerde verwarming, alsmede de gekombineerde verwarming om deze werkwijze te realiseren, kunnen volgens verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.
<Desc / Clms Page number 1>
Method for controlling a combined heating and combined heating applying this method.
This invention relates to a method for controlling a combined heating, more particularly of a heating consisting of a heating circuit, a sanitary circuit, a heating device for heating the medium in the aforementioned circuits, and a control element, with a valve which determines the flow through the aforementioned circuits, such that the supply of the sanitary circuit with the medium heated by the heating device takes precedence over the supply of the heating circuit.
The heating circuit means the circuit to which the radiators, underfloor heating or the like are connected. The sanitary circuit is understood to mean the circuit that provides for the heating of sanitary water, for instance for domestic use, for which purpose this circuit is provided with a heat exchanger or the like.
The invention also relates to a combined heating applying the method.
It is known that in combined heaters of the aforementioned type the heating circuit is closed and the sanitary circuit is opened when hot water is drawn off by means of a pressure-sensitive element arranged in the secondary circuit of the aforementioned heat exchanger in parallel over a venturi . This pressure-sensitive element is connected to a valve by means of a lever mechanism with which the heating circuit can be closed and the sanitary circuit can be opened. This known control system has the disadvantage that it is quite complicated and bulky, on the one hand, because next to it
<Desc / Clms Page number 2>
valve also requires a pressure or flow sensitive element, and on the other hand, because the valve and the pressure or flow sensitive element cannot always be placed in close proximity to each other.
In addition, the pressure or flow sensitive element takes up a lot of space because it requires a large diaphragm to provide the force to open the valve.
The present invention therefore relates to a method for controlling a combined heating as well as a combined heating which do not exhibit the aforementioned drawbacks.
To this end, the invention relates to a method for controlling a combined heating, more particularly of a heating consisting of a heating circuit, a sanitary circuit, a heating device for heating the medium in the aforementioned circuits, a pump, and at least one control element, with a valve that determines the flow through the aforementioned circuits, such that the supply of the sanitary circuit with the medium heated by the heating device takes precedence over the supply of the heating circuit, characterized in that the aforementioned valve is directly controlled by means of a heat-sensitive element, more specifically an element that undergoes a change in shape as a result of temperature changes, this heat-sensitive element being controlled by the temperature of the medium in the sanitary circuit.
The invention also relates to a combined heating, consisting of a heating circuit, a sanitary circuit, a heating device for heating the medium in the aforementioned circuits, a pump and a control element, with a valve that controls the flow through the
<Desc / Clms Page number 3>
the aforementioned circuits determines, in such a way that the supply of the sanitary circuit with the medium heated by the heating device takes precedence over the supply of the heating circuit, characterized in that the control element has a heat-sensitive element which cooperates directly with the valve and which is controlled by the temperature of the medium flowing through the sanitary circuit.
The aforementioned heat-sensitive element preferably consists of a material made of a shape memory alloy. The use of a shape memory alloy offers the advantage that the opening and closing of the valve can take place at a specific temperature specific to the alloy, and, unlike elements which exhibit a linear thermal expansion, the valve will almost always be in an extreme position, whereby it is either fully open or fully closed. According to a variant, however, other elements can also be used, which for instance consist of an expandable material or of a bimetal, although such elements allow less precise control and that such systems with such expandable materials or bimetals exhibit a large hysteresis of action.
Therefore, the use of a shape memory alloy is remarkably preferred when a precise switch is requested.
In the preferred embodiment, the combined heating comprises means which cooperate with the sanitary circuit, which, in case only a heating in the sanitary circuit is requested, interrupt the further heating after this heating before the heat-sensitive element is activated. These means preferably consist of at least one thermostatic switch in the sanitary circuit that switches on the pump
<Desc / Clms Page number 4>
when heat is required in the sanitary circuit, and which switches off the pump at a higher temperature, which is however lower than the temperature at which the heat-sensitive element is activated.
With the insight to better demonstrate the features according to the invention, some exemplary embodiments are described hereinafter as examples without any limitation, with reference to the accompanying drawings, in which:
Figure 1 schematically represents a combined heating according to the invention;
Figure 2 shows in detail and in cross-section a view of the control element indicated by F2 in Figure 1;
Figure 3 shows the control element of figure 2 for another position;
Figures 4 and 5 for two positions represent a variant of the control element of figure 2;
Figures 6 and 7 represent another variant of the control element of figure 2, also for two positions;
Figure 8 shows another variant of the control element from Figure 2;
Figures 9 to 12 schematically show different embodiments of combined heaters according to the invention.
As shown in figure 1, the invention relates to a combined heating of the type consisting of a heating circuit 1, a sanitary circuit 2, a heating appliance 3, such as a burner, for heating the medium in the aforementioned circuits 1 and 2, a element, such as a pump 4, for circulating the heated medium in circuits 1 and 2, and a control element 5, with a valve
<Desc / Clms Page number 5>
6 that determines the flow through the aforementioned circuits 1 and 2, such that the supply of the sanitary circuit 2 takes precedence over the supply of the heating circuit 1.
As shown in figure 1, the heating circuit 1 hereby consists of a supply line 7 which can supply one or more heating elements 8, for example radiators, with hot water and a return line 9 for feeding the cooled water back to the heating appliance 3. In the example of figure 1, the sanitary circuit 2 mainly consists of a heat exchanger 10 which can be supplied with hot water from the heating appliance 3 via a supply line 11 and a return line 12 for returning the water from the heat exchanger 10 to the heating appliance 3.
The heat exchanger 10 can be of any kind and consists, for example, of a boiler with a secondary circuit, the input 13 of which is connected to the water supply network and the output 14 of which can supply different draw-off points, such as domestic hot water taps.
The special feature of the invention consists in that the aforementioned valve 6 is hereby actuated by means of a heat-sensitive element 15, more particularly an element that undergoes a change of shape as a result of temperature changes, wherein this heat-sensitive element 15 is controlled by the temperature of the medium in the sanitary circle.
By using a heat-sensitive element 15 that undergoes a change of shape due to temperature changes, this element 15 can be built into a housing 16 together with the valve 6 and the use of
<Desc / Clms Page number 6>
complex controls to command valve 6, and the use of complex mechanical control systems excluded.
The practical design of control element 5 can be of different nature, depending on the structure and the interconnection of the aforementioned circuits 1 and 2.
In the embodiment of figure 1, the circuits 1 and 2 are parallel over the pump 4 and the heating appliance 3 and the control element 5 is located at the confluence of the circuits 1 and 2. Here, a control element 5 can be used as shown in figures 2 and 3. This control element 5 mainly consists of, on the one hand, a valve chamber 17 accommodated in the housing 16 with an inlet 18 for the medium from the sanitary circuit 2, an inlet 19 for the medium from the heating circuit 1, an outlet 20 which a line 21 is connected to the inlet 22 of the pump 4 and a valve 6, as mentioned above, which in this case can cooperate with the inputs 18 and 19 to close either one or the other input, and on the other,
a chamber 23 in which the aforesaid heat-sensitive element 15 is arranged with an inlet 24 for medium from the sanitary circuit 2, this element 15 cooperating with the valve 6 such that the valve 6 closes the inlet 19, as shown in figure 2, as long as the temperature in the chamber 23 is below a certain value T1, and this valve 6 closes the inlet 18, as shown in figure 3, when the temperature of the medium in the chamber 23 becomes higher than T1.
In the example of Figures 2 and 3, the chamber 23 is located in front of the inlet 18, such that the heat-sensitive element 15 is lapped by the medium moving from the inlet 24 to the valve chamber 17.
<Desc / Clms Page number 7>
The heat-sensitive element 15 preferably consists of a spring made of a shape memory alloy, which acts on the valve rod 25 of the valve 6 and, when expanded, presses the valve body 26 of the valve 6 onto the seat 27 around inlet 18. In the shrunk state of the heat-sensitive element 15, the valve body 26 is pressed onto the seat 28 of the inlet 19 by means of a return spring 29.
The control element 5 preferably has a leakage circuit, such that a specific flow through the sanitary circuit is always possible, the purpose of which will follow from the further description. In the embodiment of Figures 2 and 3, this leakage circuit is formed by one or more small openings 30 which form a connection between the chamber 23 and the valve chamber 17.
As shown in figure 1, the combined heating can still be provided with a number of switching elements to recommend switching the pump 4 on and off, which can be simple, such as a thermostatic switch 31 at the output of the primary circuit of the heat exchanger 10 or incorporated in the heat exchanger 10, and / or a thermostatic switch 32 or a flow switch at the output of the secondary circuit of the heat exchanger 10 and a thermostatically operated switch 33 which controls the temperature in the rooms to be heated, either by means of a room thermostat or either by means of a control system that takes into account different factors, such as the outside air temperature and the like.
These switching elements provide that the pump 4 is started when the temperature on one of these elements is lower than preset values and only
<Desc / Clms Page number 8>
is switched off again when the desired heating has been achieved in either heating circuit 1 or sanitary circuit 2. The thermostatic switches 31 and 32 preferably operate between two predetermined temperatures T2 and T3, in other words they close at a temperature T2 and open again when a higher temperature T3 is reached. The temperatures T2 and T3 are, for example, 60 and 70 degrees Celsius.
The temperature T1 at which the element 15 expands and displaces the valve body 26 is preferably higher than the temperature T3, and is, for example, 80 degrees Celsius.
Furthermore, the heating can still be equipped with a differential pressure switch 34, with a check valve 35 placed parallel to it, which commands the activation of the heating appliance 3, for example opening the gas tap in the case of a gas burner. The differential pressure switch is placed parallel to circuits 1 and 2 via lines 36 and 37. The pipe 37 can be connected to an inlet 38 on the valve chamber 17.
The operation of the whole of Figure 1 is essentially as set forth below.
In the rest position, the valve 6 is in a position as shown in figure 2.
In the event that the thermostatic switch 33 does not request the supply of heat to the heating elements 8, but the temperature at the thermostatic switches 31 and / or 32 becomes lower than the aforementioned value T2, the pump is switched by means of the switch 31 and / or 32 enabled.
<Desc / Clms Page number 9>
In its proper operation, the differential pressure switch 34 is operated, which opens, for example, the gas tap of the burner of the heating appliance 3. An ignition mechanism (not shown) with associated thermal protections ensures the start and monitoring of the combustion. This heats up the water or, if necessary, another medium.
Since the temperature at the heat-sensitive element 15 is lower than the aforementioned temperature T1, the valve 6 remains in the position shown in Figure 2, so that the sanitary circuit 2 is open and the heating circuit 1 is closed. The temperature of the water in the heat exchanger 10 increases due to the supply of hot water. When sanitary water is drained at the outlet 14, the temperature in the heat exchanger 10 remains below the value T3, so that the pump 4 remains switched on and the valve position of figure 2 is confirmed.
On the other hand, when there is no decrease in sanitary water, the temperature at the thermostatic switch 31 and / or 32 increases until the temperature T3 is reached, whereby the pump 4 is switched off. The differential pressure switch 34 switches off the heating appliance 3, so that the heating stops. Since the temperature T3 is lower than T1, the valve 6 remains in the position shown in figure 2.
In the event that the pump 4 is switched on by means of the switch 33, for example by means of a room thermostat, the pump 4 remains switched on until the desired temperature in the rooms to be heated is reached. Initially, the valve 6 assumes a position as shown in figure 2. Since the temperature at the room thermostat does not increase, since the heating circuit 1 is still closed, the pump 4 remains in operation and the
<Desc / Clms Page number 10>
temperature of the water above the aforementioned value T1, whereby the heat-sensitive element 15 reacts and opens the heating circuit 1 and closes the sanitary circuit 2, as shown in figure 3. A leakage current is maintained through the openings 30, which ensures that the heat-sensitive element 15 keeps valve 6 open.
When sanitary water is now taken off and the temperature of the water in the chamber 23 cools such that its value falls below the aforementioned value T1, the valve 6 returns to the position as shown in figure 2 so that the heating of the sanitary water takes precedence over further heating of the heating elements 8.
When the pump 4 is switched off by the switch 33, and when the sanitary circuit 2 does not require any further heating, the heating stops in the manner already described.
Figures 4 and 5 show a variant of the control element 5, in which the heat-sensitive element 15 and the return spring 29 are mounted in a different manner.
Although the use of a heat-sensitive shape memory alloy element 15 is preferred, other elements are not excluded. An example of this is shown in Figures 6 and 7, in which the element 15 uses an expandable material, and for example consists of a bellows 39 filled with wax 40, such that by shrinking or expanding, the positions are reached in figures 6 and 7 are shown.
<Desc / Clms Page number 11>
Figure 8 shows a further variant in which the heat-sensitive element 15 is formed from a series of bimetal discs.
Figure 9 shows a variant of the combined heating. This embodiment mainly consists of the combination of a heating device 3 and a pump 4; a sanitary circuit 2 connected thereto with a heat exchanger 10; a heating circuit 1 which is parallel over a portion 41 of the return pipe 12 of the sanitary circuit 2;
a control element 42 located at the branch where the heating circuit 1 is connected to the sanitary circuit 2, this control element 42 mainly consisting of a chamber 43 with an input 44 connected to the output of the heat exchanger 10 and an output 45 to which the return line 12 of the sanitary circuit 2 is connected, a valve 46 which allows water to flow from the chamber 43 into the heating circuit 1, and a heat-sensitive element 47 arranged in the chamber 43, which causes the valve 46 to drop below a certain temperature is closed;
and a second control element 48 placed in the aforementioned section 41 of the return line 12 of the sanitary circuit 2 with a valve 49, which is provided with a leakage circuit 50 and which is controlled by means of a second heat-sensitive element 51 such that the valve 49 closes when a certain temperature is exceeded.
The operation of the combined heating can be easily deduced from the figures. As long as the temperature at the outlet of the heat exchanger is below a certain value, the heat-sensitive elements 47 and 51 are shrunk, so that the valve 46 is kept closed, for example by means of a return spring 52, and
<Desc / Clms Page number 12>
valve 49 is open, so that the circulating water is only used for heating the sanitary circuit as long as the aforementioned temperature T3 is not reached. Switching off heating circuit 1 enables faster heating of the circulating water.
Figure 10 shows a further variant of a combined heating system according to the invention. This heating mainly consists of the combination of a heating device 3 and a pump 4; a sanitary circuit 2 connected thereto with a heat exchanger 10; a heating circuit 1 which is parallel to a portion 41 of the return pipe 12 of the sanitary circuit 2;
a control element 53 located at the branch where the heating circuit 1 is connected to the sanitary circuit 2, this control element 53 mainly consisting of a chamber 54 with an input 55 connected to the output of the heat exchanger 10, with an output 56 to which the return line 12 of the sanitary circuit is connected and with an outlet 57 to which the heating circuit 1 is connected, a double-acting valve 58 with two valve heads 59 and 60, which depending on its position is either in the closure of one or in the closure provided with the other outlet, a heat-sensitive element 61 arranged in the chamber 54 between the valve 58 and the first-mentioned outlet 56, which cooperates with the valve 58 in such a way that the return pipe 12 is at least partially closed above a certain temperature,
and a leakage circuit 62 connecting between said input 55 and said chamber 54.
A throttle valve 63 can be arranged in the leakage circuit 62. The control element 53 preferably also includes a return spring 64.
<Desc / Clms Page number 13>
The operation of the combined heating of Figure 10 is mainly analogous to the previous embodiments and consists in that the valve 58 is displaced above a certain temperature of the water against the force of the spring 64, so that above this temperature the water is not directly is returned to the burner, but is required to circulate along heating elements 8.
Another variant is shown in Figure 11. The combined heating mainly consists in the combination of a heating device 3 and a pump 4; a heating circuit 1 and a sanitary circuit 2 with a heat exchanger 10 connected in parallel over the pump 4 and the burner 3; a control element 65, which is placed downstream of the heat exchanger 10 in the return pipe 12 of the sanitary circuit 2, and which is provided with a valve 66 which is controlled by means of a heat-sensitive element 67, such that this valve 66 closes above a certain temperature;
a leakage circuit 68 parallel to said valve 66; and a second control element 69, which is placed in the heating circuit 1, with a valve 70 which is controlled by a heat-sensitive element 71, which is placed in a chamber 72 which is flowed through water from the sanitary circuit 12 downstream of the heat exchanger 10 is drained, this valve 70 opening once that a certain temperature in chamber 72 is reached.
A throttle valve 73 can be provided in the leakage circuit 68 to adjust the passage. A second throttle valve 74 can also be provided, which ensures that a certain amount of liquid is always diverted to chamber 72. The valve 70 is loaded with a return spring 75.
<Desc / Clms Page number 14>
The operation of the whole of figure 11 consists in that above a certain temperature on the heat exchanger 10, namely the aforementioned temperature T1, the valve 66 is closed and the valve 71 is opened.
Figure 12 shows a further variant of the invention. The combined heating mainly consists in the combination of a heating device 3 and a pump 4; a sanitary circuit 2 connected thereto with a heat exchanger 10; a heating circuit 1 which is parallel to a portion 41 of the return pipe 12 of the sanitary circuit 2;
and a control element 76 located at the branch where the heating circuit 1 is connected to the sanitary circuit 2, this control element 76 mainly consisting of a chamber 77 with an input 78 connected to the output of the heat exchanger 10, with a outlet 79 to which the return line 12 of the sanitary circuit 2 is connected and with an outlet 80 to which the heating circuit 1 is connected, a double-acting valve 81 arranged in the chamber 77, which can either provide the closure of one or the other outlet, and a heat-sensitive element 82 arranged in chamber 77, which controls valve 81 in such a way that the outlet to heating circuit 1 is only opened above a certain temperature, while outlet 79 is closed.
The control element 76 can be provided with a return spring 83.
The operation can be easily deduced from Figure 12 and mainly consists in that the output 80 is only opened when a certain temperature, namely the above-mentioned temperature T1, is reached.
<Desc / Clms Page number 15>
It is clear that all embodiments can be provided with a differential pressure switch 34 for switching the heating appliance 3 on and off.
It is also clear that all embodiments are preferably equipped with means which, in the event that only sanitary water is required, interrupt the further heating of the sanitary water once a certain temperature has been reached, this temperature being lower than the temperature at which the heat-sensitive element becomes active. These means can consist anologically as in figure 1 of thermostatic switches 31 and / or 32 or of any other control element.
In all described embodiments, the opening and closing of the respective valves need not take place completely, but may also be partial, the intended effect being less pronounced.
It is clear that the control element can be conceived in such a way that it can operate at different temperatures, with the desired temperature being optionally adjustable. This can be done, for example, by using exchangeable springs or by placing several springs in parallel or series, whereby the influence of one or more springs can be switched off optionally, for example by blocking them.
The present invention is by no means limited to the embodiments described as examples and shown in the figures, but such a method for controlling a combined heating, as well as the combined heating to realize this method, can be carried out according to different variants without departing from the scope of the invention.