Verfahren und Anlage zum Erzeugen und Übertragen von Wärme mittels flüssigen Wärmeträgers. Es ist bekannt, dass bei den bis heute aus geführten Zentralheizungs- und Etagen heizungsanlagen auf die Leitungsführung und Verlegung der Heizkörper grösste Sorg falt verwendet werden muss",damit die -erin- gen, den Umlauf des Wassers bewirkenden Kräfte möglichst verlustlos auf die ganze Rohranlage zur Auswirkung kommen. In manchen Fällen ist es ja unerlässlich, die ge ringe Bewegungsenergie im Kreislauf, ins besondere bei ausgedehnteren Installationen, durch Einsetzen einer Zirkulationspumpe zu erhöhen.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zum Erzeugen und Übertragen von Wärme an einen Wärmeaustauscher mit tels flüssigen, in Kreislauf die Wärmequelle und den Wärmea.ustauscher durchströmenden Wärmeträgers, bei welchem man den Wärme träger in einem als Steigleitung ausgebildeten Zweig einer kommunizierenden Röhre er -wärmt und damit eine Niveaudifferenz in den beiden Zweigen der kommunizierenden Röhre erzeugt und diese zum Durchführen des Wärmeträgers durch den an die beiden Zweige angeschlossenen Wärmeaustauscher benützt.
Zum Durchführen dieses Verfahrens wird erfindungsgemäss eine Anlage verwendet, bei welcher der durch eine Wärmequelle erhitzte, flüssige Wärmeträger über eine Vorlauflei tung zu mindestens einem Wärmeaustauseher t-nd von diesem über eine Rücklaufleitung zur Wärmequelle zurückgeführt wird, wo bei die an die Wärmequelle angeschlossenen Teile der Vorlauf- und der Rücklaufleitung in über der Wärmequelle liegende Gefässe ausmünden, an denen die zu und von dem Wärmeaustauscher führenden Leitungen an geschlossen sind.
Ein Gefälle zwischen Vor- und Rücklauf kommt in dem Augenblick sofort zustande, da die Heizquelle auf den flüssigen Wärme träger (Wasser, 'Ö1 usw.) einwirkt; dieses Gefälle ist von der Rohranlage zwischen Wärmequelle und Wärmeaustauscher (Ra diator, Heizschlange usw.) unabhängig. Die ses Gefälle kann je nach Grösse der Wärme zufuhr so gross gehalten werden, dass bei der Installation der Leitungen verhältnis mässig kleine Querschnitte genügen. Zudem wird die Rohranlage wesentlich einfacher, weil bei Vor- und Rücklauf keine Rücksicht auf Steigung, Gefälle und sogenannte Säcke in den Leitungen genommen werden muss.
Bei Etagenheizungen spielt die Höhe der Heizkörper und des Raumes, sowie die Aus dehnung desselben praktisch keine Rolle mehr, da die Zirkulation sehr intensiv ist und die Rohre nicht an die Decke verlegt werden müssen. Wenn die beiden mit Vor- und Rücklauf verbundenen Gefässe selbst ent lüftet sind, fällt ein besonderes Expansions gefäss in darüberliegenden Räumen (in die sem Falle) weg, da sich die Expansion des Wärmeträgers, unabhängig von der jeweili- gen Niveaudifferenz, auf diese Gefässe aus wirken kann.
Das Verfahren lässt sich aber ohne -weiteres auch mit gegen Atmosphäre verschlossenen, unter sich jedoch nach oben kommunizierenden Gefässen an Vor- und Rücklauf anwenden,\ wenn dafür gesorgt ist, dass der Wärmeträger und die Luft sich nach einem besonderen, irgendwo am Lei tungssystem angeschlossenen Expansions- gefäss ausdehnen können.
In. der-beiliegenden Zeichnung sind zur beispielsweisen Erläuterung des Verfahrens Ausführungsbeispiele der ebenfalls Gegen stand der Erfindung bildenden Anlage zur Durchführung des Verfahrens gezeigt.
Es zeigt: Fig. 1 ein Schema einer Anlage mit ent lüftetem Vor- und Rücklauf, Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen Etagenheizofen mit entlüftetem Vor- und Rücklauf, Fig. 3 schematisch die Anwendung des Verfahrens für die Beheizung von mehr als einer Etage (Vor- und Rücklauf entlüftet),
Fig. 4 ein Schema einer Anlage mit un- entlüftetem Vor- und Rücklauf und separa tem Expansionsgefäss für Wärmeträger und Luft.
In der schematischen Darstellung der An lage nach Fig. 1 ist 1 die Wärmequelle, 2 ein Dureblaufheizgefäss, das einen flüssigen Wärmeträger S, z. B. Wasser, 0<B>1</B> usw., enthält. Der Wärmeträger 3 eleigt durch ein Steigrohr 4, das in ein nach der A-tmo@sphäme zu offenes, bei 14a entlüftetes Vorlaufgefäss 5 ragt und läuft dort über.
Vom Gefäss 5 zweigt eine Vorlaufleitung 6 zu einem als Wärmeaus- tauscher dienenden Heizkörper 7 ab, von wel chem eine Rücklaufleitung 8 nach einem Rücklaufgefäss 9 führt, das bei 14b entlüftet ist. Aus diesem Gefäss 9 strömt der Wärme träger 3 durch eine Ansaugleitung 10 in das Heizgefäss 2, das heisst der Wärmeträger vv-ird beim Beheizen des Heizgefässes 2 nachgeso gen.
Das Heizgefäss 2 und das Steigrohr 4 einerseits und das Rücklaufgefäss 9 und die Nachsaugleitung 10 anderseits bilden die beiden Zweige einer kommunizierenden Röhre. Vorlaufgefäss 5 und Rücklaufgefäss 9 kommunizieren über den Wärmeaustauscher 7 ebenfalls miteinander.
Die Wirkungsweise ist folgende: Vor Inbetriebsetzung ist das ganze Heiz system durch Einfüllen eines flüssigen. Me diums in das Rücklaufgefäss 9 so lange zu füllen, bis alle Teile damit gefüllt sind. Bei entsprechender Anordnung von Vor- und Rücklaufgefäss tritt dieser Moment dadurch in Erseheinung, dass die Niveaus im Steigur rohr 4, Vorlaufgefäss 5 und Rücklaufgefäss- 9 @bleioh hoch sind.
Beim Zuführen von Wärme mittels fester, flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe oder elektrischer Energie zum Heizgefäss 2 beginnt sich die Flüssigkeit 3 infolge Ausdehnung über das Steigrohr 4 in das Vorlaufgefäss 5 im Sinne des Pfeils, 1.3 zu ergiessen. Der Flüssigkeitsspiegel im Gefäss 5 steigt, gleich zeitig beginnt aber der Flüssigkeitsspiegel im Rücklaufgefäss 9 zu sinken, da das Heizge- fäss 2 durch das Rohr 10 in der Richtung des Pfeils 12 aus dem Rücklaufgefäss 9 Flüs sigkeit nachsangt.
Die Differenz der beiden Flüssigkeitsspiegel im Vorlaufgefäss 5 und im Rücklaufgefäss 9 ergeben ein Gefälle. Infolge des Gewichtsunterschiedes der Wassersäulen im Vorlauf und im Rücklauf und weil im Vorlaufgefäss 5 das höhere Niveau ist, fliesst die Flüssigkeit in der Richtung der Pfeile 11 und 14 über die Vorlaufleitung 6, den Wärmeaustauscher 7 und über die Rück- laufleitiung 8 nach dem Rücklaufgefäss 9 zurück, das heisst zum tieferliegenden Niveau.
Bei diesem Kreislauf durch die Wärmeaus- tauscher 7, z. B. Radiatoren, gibt die Flüs sigkeit Wärme an den zu heizenden Raum ab.
Wenn während des Anheizens die Flüssig keit noeh kalt in das Rüeklaufgefäss 9 zu rückfliesst, was der Fall ist, bis alle in den Leitungen 6, 8 und in den Radiatoren 7 be findliche Flüssigkeit einmal das Heizgefäss 2 durchlaufen hat, so wird dem Heizgefäss 2 eine grössere Wärmemenge zuzuführen.
sein, oder aber es fliesst bei gleich grosser Wärme zufuhr weniger Flüssigkeit durch das Steig- rohr 4 hinauf, als wenn schon warme Flüs sigkeit vom Rücklaufgefäss 9 in das Heiz- gefäss 2 nachgesogen wird. Dadurch bleibt auch das Gefälle zwischen Vorlaufgefäss 5 und Rücklaufgefäss 9 vorerst klein.
Ein besonderes Expansionsgefäss, wie dies bei den heute bekannten Ausführungen von Zentral- und Etagenheizungen unentbehr lich ist, fällt bei der hier beschriebenen Hei zungsanlage natürlich weg, da dieses durch die entlüfteten Vor- und Rücklaufgefässe 5 bezw. 9 ersetzt ist.
Die Elemente der Anlage lassen sich beim praktischen Aufbau einer erfindungsgemässen Heizanlage in den verschiedensten Varia tionen zusammenbauen, wobei die Formge bung der gesamten Anlage als auch der Ein zelteile wiederum mannigfaltig sein kann.
Die Regelung des Umlaufes des Wärme trägers kann auf verschiedene Art erfolgen. Zum Beispiel können die Flüssigkeitsspiegel- differenzen im Vorlaufgefäss 5 und im Rück laufgefäss 9 dazu verwendet werden, um die Wärmezufuhr zum Heizgefäss durch Regeln der Verbrennung des Heizmittels zu verän dern.
Beispielsweise kann die Regelung bei Verbrennung fester Brennstoffe in der Weise erfolgen, dass ein im Vorlaufgefäss 5 ange ordneter Schwimmer über ein Gestänge mit der Luftklappe unterhalb des Rostes verbun den ist, derart, dass bei tiefem Flüssigkeits spiegel in dem Gefäss 5, also bei kleinem wirk samen Gefälle, die Luftklappe geöffnet und die Wärmezufuhr durch Steigerung der Ver brennung erhöht wird. Bei grösserem Niveau unterschied, wenn z.
B. durch die Wärme- austauseher nur , wenig Wärme abgegeben worden ist und wenn daher die Flüssigkeit 3 aus dem Radiator 7 noch in warmem Zu stande in das Rücklaufgefäss 9 eintritt, also noch warm in das Heizgefäss 2 zurückkommt, dann wird der steigende Schwimmer im Vor laufgefäss 5 die Luftklappe zum Feuerraum schliessen.. Diese Niveauübertragung kann aber beispielsweise auch zur direkten, men genmässigen Regelung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes dienen, oder für die Steuerung elektrischer Energie. Es kann z.
B. das Druckgefälle zwischen Vor- und Rücklaufgefäss auf ein druckempfindliches Schaltelement einwirken, das seinerseits die Zufuhr von z. B. elektrischer Energie ent sprechend regelt. Es ist auch möglich, die Änderung der Temperatur der Flüssigkeit im Rücklaufgefäss 9 zur Steuerung der jeweils benötigten Wärmemenge durch an und für sich bekannte Mittel zu benützen.
Da es bei einem grossen Gefälle nur einer geringen Wärmezufuhr bedarf, um den Kreis lauf durch die beiden kommunizierenden Ge fässe 5, 9 aufrecht zu erhalten, können bei einem Heizofen oder Heizkessel beispiels weise zwei verschiedene Wärmequellen vor gesehen sein; es kann z.
B. das Aufheizen mit festen Brennstoffen erfolgen, während für die Aufrechterhaltung des Kreislaufes elek- trische Energie Verwendung findet, wobei Mittel zum Regeln der Luftzufuhr durch Verstellen einer Luftklappe und zum auto- matischen Einschalten der elektrischen Un- terhaltheizung in dem Augenblick vorgesehen sind,
in welchem die maximale Umlaufge schwindigkeit der Flüssigkeit durch die Wärmeaustauscher erreicht und somit nur noch eine kleine Wärmemenge zur Aufrecht erhaltung des Kreislaufes nötig ist.
Es ist auch möglich, den Kessel so auszu bilden, dass er mit elektrischer Energie be heizt werden kann, wobei dann zweckmässig der Flüssigkeitsraum vom Heizelement um geben ist.
In Fig. 2 ist beispielsweise der Zusam menbau der oben beschriebenen Elemente zu einer einheitlichen Anlage für Etagenheizung dargestellt. Die Anlage besitzt einen Feuer raum 1, der vom Heizgefäss 2 umgeben ist. Das Wasser 3 steigt durch Steigrohr 4 in das Vorlaufgefäss 5, das bei 29a mit der Atmo sphäre verbunden ist. Vom Boden des Vor laufgefässes 5 geht ein Vorlaufrohr 6 nach einem nicht dargestellten Radiator. Durch ein Rücklaufrohr 8 gelangt das zurückfliessende, abgekühlte Wasser in das Rücklaufgefäss 9, von wo es durch die Leitung 10 nach dem Heizgefäss 2 fliesst.
Wie ersichtlich, ist das Vorlaufgefäss 5 im obern Teil des Rücklauf- gefässes 9 angeordnet, derart, dass der das Gefäss 5 umgebende Flüssigkeitsmantel des Gefässes 9 die gleichgrosse Oberfläche wie die Flüssigkeit des Vorlaufgefässes 5 hat. Ein Steigen des Niveaus in letzterem hat ein in Höhe entsprechendes Sinken des Niveaus im Rücklaufgefäss zur Folge.
An letzterem kann ein in der Zeichnung nicht dargestellter Flüs- sigkeitsstandanzeiger vorgesehen .sein, der das auf den Wärmeaustauscher wirkende Flüssigkeitsgefälle anzeigt. Vorlaufgefäss 5 und Steigrohr 4 sind gegen das Rücklaufge- fäss 9 durch eine Wärmeisolierung 15 isoliert. Zwischen dem Rücklaufgefäss 9 und dem Wassermantel 2 ist eine Luftisolation 18 vor gesehen. Um die seitliche Luftisolation 18 ist eine Wärmeisolationsschicht 17 vorgesehen.
19 stellt den Aschenraum, 20 den Feuerrost, 21 den Rauchabzug, der durch Kanäle 22 mit dem Feuerraum verbunden ist, dar. Das Vorlaufgefäss 5 ist mit einem Kondenswasser- abtropfdeckel 23 ausgerüstet, während der ganze Ofen mit einem Abachlussdeckel 24 versehen ist. 25 stellen Feuerungstüren dar, während 26 den Deckel für die Aschenent nahme, in diesem beispielsweisen Fall zu gleich aber auch die Luftklappe darstellt. Letztere kann natürlich auch als selbständige Armatur ausgebildet sein. In der Luftklappe können regelbare öffnungen vorgesehen sein.
Die Einrichtung zum Regeln der Wärme zufuhr zum Wärmeträger besitzt einen Schwimmer 27 im Vorlaufgefäss 5. Die Be wegung des .Schwimmers 27 wird über ein Gestänge 28 auf die Luftregulierungsklappe 26 übertragen, wodurch bei niederem Niveau im Verlaufgefäss 5 die Luftklappe 26 sich öffnet und bei steigendem Niveau sieh schliesst. Sollte aus irgendeinem Grunde, z. B.
wegen Verstopfens von Leitungen., Drosselns aller Radiatoren, der Wasserspiegel im Vor laufgefäss 5 zu weit steigen, so kann durch einen Überlauf 29 der Überschuss @vieder in das Rücklaufgefäss 9 zurückfliessen. Gleich zeitig wird durch den Schwimmer 27 die Luftklappe 26 vollständig geschlossen und ein Überhitzen verhindert. Bei andern als festen Brennstoffen wird die Wärmezufuhr durch an sich bekannte Mittel abgestellt oder auf ein unschädliches Mass herabgemindert.
Die erhitzte Flüssigkeit, die vom Steig rohr 4 in das Vorlaufgefäss 5 ausfliesst, ist schon zu Beginn der Funktion ca. 90 C warm und bleibt immer gleich; lediglich die Durehflussmenge und damit die rurGhfluss- geschwindigkeit wird damit verändert. Wer den durch Ventile am Vor- oder Rücklauf ganze Zweige oder einzelne Radiatoren ab gestellt, dann tritt die Einrichtung zum Regeln der Wärmezufuhr in Wirkung. Bei einer Anlage nach Fig. 2 kann z.
B. bei einer Gesamthöhe von einem Meter ein Gefälle von mindestens 200 mm erzeugt werden.
Man kann auch im Feuerraum über dem in Fig. 2 dargestellten Rost einen weiteren auf- oder abklappbaren oder drehbaren Rost vorsehen, um für den reinen Zirkulations- unterhalt bei bereits aufgeheizter Flüssigkeit die Wärme insbesondere auf den obern Teil des Flüssigkeitsmantels des Heizgefässes ein wirken zu lassen. Der Rost kann auch ver stellbar ausgebildet sein, um ihn zwecks Un terhalt eines kleineren Feuers einstellen zu können.
Im Vorlaufgefäss kann ein den Norma.l- flüssigkeitastand im kalten Zustande regu lierbarer Schwimmer vorgesehen sein, derart, dass beim Sinken des Schwimmers unter das normale Niveau durch eine direkt mit der Wasserleitung verbundene in das Rücklauf gefäss mündende Düse der Normalwasserstand in den miteinander kommunizierenden Vor und Rücklaufgefässen wieder hergestellt wird.
Das Flüssigkeitsansaugrohr zwischen Rücklaufgefäss und Heizgefäss kann auch innerhalb des Aussenmantels des Kessels an geordnet sein.
Bei kleineren Ausführungen kann es zweckmässig sein, das Flüssigkeitsheizgefäss, das Steigrohr, das Vor- und Rücklaufgefäss sowie die Wärmeabgabeaggregate zu einer transportablen Einheit auszubilden.
Um die Temperatur des erhitzten Was sers verstellen zu können, kann das vom Heiz- gefäss in das Vorlaufgefäss mündende Steig- roter in der Höhe verstellbar ausgeführt wer den.
Wenn die Vor- und Rücklaufgefässe als Expansionsgefässe ausgebildet sind, kann es zweckmässig sein, die Luft unter eine ausser halb oder innerhalb dieser Gefässe angeord nete von Flüssigkeit umgebene feste oder bewegliche Glocke entweichen zu lassen.
Das Verfahren lässt sich auch für die Be- heizung von mehr als einer Etage anwenden, wie in Fig. 3 dargestellt. In diesem Falle sind der Heizkessel mit dem Wassermantel einerseits und Vor- und Rücklaufgefäss an derseits getrennt angeordnet, wobei sie unter sich durch ein isoliertes Steigrohr und ein nicht isoliertes Nachsaugrohr miteinander verbunden sind. Vom Wassermantel des Ofens fi geht ein Steigrohr 31 zum Vorlauf gefäss 32, von dem eine Vorlaufleitung 33 das heisse Wasser zu den Heizkörpern führt.
Das Wasser geht durch die Rücklaufleitung 34 in das Rücklaufgefäss 35 und durch die Nachsaugleitung 36 zurück. Ein Thermostat 37 dient zur Regelung der Zufuhr von Ver brennungsluft. 38, 39, 40 und 41 sind Radia toren. Der Ofen .f1 muss dabei mindestens auf der Höhe der untern Radiatoren, beispiels weise auch im Keller, das Vor- und Nach laufaggregat B etwas oberhalb der obersten zu beschickenden Radiatoren angeordnet wer den.
Wie eingangs erwähnt, ist das erfindungs gemässe Verfahren auch dann anwendbar, wenn wie Fig. 4 schematisch darstellt, die Vor- und Rücklaufgefässe 5, 9 gegen Atmo sphäre verschlossen und nur unter sich mit einem Druckausgleich versehen sind. In die sem Falle lässt man die Ausdehnung des Wärmeträgers samt der Luft in Vor- und Rücklaufgefässen auf ein besonderes (strich- punktiert gezeichnetes) Expansionsgefäss 45 wirken, das beispielsweise irgendwo an das Leitungssystem angeschlossen wird und die Wasserausdehnung voll aufzunehmen im Stande ist. Ein zusätzliches Expansionsge fäss ist aber nicht unbedingt nötig.
Es hat sieh nämlich gezeigt, dass auch bei steigendem Dampfdruck ein Ausstoss des erhitzten Was- sers aus der Steigrohrmündung erfolgt, vor ausgesetzt, dass ein Ausgleich zwischen Vor- und Rücklaufgefäss möglich ist.
Eine andere Lösung wäre aber, die Ge fässe wiederum so gross zu bemessen, d@ass die Expansion wies Wärmeträgers ganz von diesen aufgenommen werden kann, wobei gleich zeitig Mittel vorgesehen sind, die Luft beider Gefässe gemeinsam unter eine feste oder be- wegliehe Glocke 46 entweichen zu lassen.
Im ersteren Fäll wird der Spiegel der die Glocke umgebenden Flüssigkeit je nach der entwiche- nen Luftmenge steigen oder fallen, bei Ver- wendung einer beweglichen Glocke wird sich der Stand der umgebenden Flüssigkeit und die unter die Glocke entwichene Luft stets: die Waage halten.
Bei Abkühlung des Wärmeträgers in ganzen Heizsyslem wird die Luft aus der Glocke wieder zurückge sogen, bezw. durch :den Druck der diese um gebenden Flüssigkeit bezw. der beweglichen Glocke in das Vor- und Rücklaufgefäss zu rückgetrieben.
Das, Gefälle zwischen den beiden Niveau differenzen im Vor- und Rücklaufgefäss wird sich aber gleich verhalten wie bei entlüfteten Vor- und Rürklaufgefässen.
Wenn de,r mittels höher gelegenem Expan sionsgefäss erreichte Druck eine bestimmte Höhe erreicht, so ist es möglich, mit den Wärmeaustausehern annähernd auf gleiche Höhe .des Expansionsgefässes zu gehen. Der Ofen kann dann wiederum tiefer liegen als der oberste Wärmeaustauscher, wobei letz terer bis annähernd zur Höhe des Expansions gefässes angeordnet werden kann.
Die Anord nung einer besonderen Expansionseinrichtung hat den Vorteil, dass der in den Vor- und Rücklaufgefässen verdampfende Wärmeträger sofort kondensiert und flüssig in ,die genann ten Gefässe zurückläuft.
Process and system for generating and transferring heat by means of a liquid heat carrier. It is known that in the central heating and floor heating systems that have been carried out to this day, great care must be taken with the routing and laying of the radiators "so that the forces causing the circulation of the water to affect the entire pipe system with as little loss as possible In some cases it is essential to use a circulation pump to increase the low kinetic energy in the circuit, especially in the case of extensive installations.
The present invention relates to a method for generating and transferring heat to a heat exchanger with means of liquid heat carrier flowing through the heat source and the heat exchanger, in which the heat carrier is heated and heated in a branch of a communicating pipe designed as a riser so that a level difference is generated in the two branches of the communicating tube and this is used to guide the heat carrier through the heat exchanger connected to the two branches.
To carry out this method, a system is used according to the invention in which the liquid heat transfer medium heated by a heat source is returned via a Vorlauflei device to at least one heat exchanger t-nd from this via a return line to the heat source, where the parts connected to the heat source Flow and return lines open into vessels located above the heat source, on which the lines leading to and from the heat exchanger are closed.
A gradient between flow and return occurs immediately at the moment when the heat source acts on the liquid heat carrier (water, oil, etc.); this gradient is independent of the pipe system between the heat source and the heat exchanger (radiator, heating coil, etc.). Depending on the size of the heat supply, this gradient can be kept so large that relatively small cross-sections are sufficient when installing the lines. In addition, the pipe system is much simpler because there is no need to take into account inclines, slopes and so-called sacks in the pipelines for the flow and return.
In the case of floor heating, the height of the radiators and the room, as well as the expansion of the same practically no longer play a role, since the circulation is very intense and the pipes do not have to be laid on the ceiling. If the two vessels connected to the flow and return are vented themselves, there is no need for a special expansion vessel in the rooms above (in this case), since the expansion of the heat transfer medium occurs on these vessels, regardless of the respective level difference can work.
The process can also be used on the flow and return with vessels that are closed to the atmosphere, but communicating upwards, if it is ensured that the heat transfer medium and the air are connected to a special, somewhere on the pipe system Expansion vessel can expand.
In. The accompanying drawings show exemplary embodiments of the system, which is also an object of the invention, for carrying out the method, for an exemplary explanation of the method.
It shows: Fig. 1 a scheme of a system with vented flow and return, Fig. 2 a vertical section through a floor heating furnace with vented flow and return, Fig. 3 schematically the application of the method for heating more than one floor ( Flow and return vented),
4 shows a diagram of a system with non-vented supply and return and a separate expansion vessel for heat transfer medium and air.
In the schematic representation of the location of FIG. 1, 1 is the heat source, 2 is a Dureblaufheizgefäß, which has a liquid heat transfer medium S, z. B. water, 0 <B> 1 </B> etc. contains. The heat transfer medium 3 passes through a riser pipe 4, which protrudes into a supply vessel 5, which is too open towards the A-tmo @ sphäme and vented at 14a, and overflows there.
A flow line 6 branches off from the vessel 5 to a heating element 7 serving as a heat exchanger, from which a return line 8 leads to a return vessel 9 which is vented at 14b. From this vessel 9, the heat carrier 3 flows through a suction line 10 into the heating vessel 2, that is to say the heat carrier vv-ird is replenished when the heating vessel 2 is heated.
The heating vessel 2 and the riser pipe 4 on the one hand and the return vessel 9 and the suction line 10 on the other hand form the two branches of a communicating tube. The flow vessel 5 and the return vessel 9 also communicate with one another via the heat exchanger 7.
The mode of operation is as follows: Before commissioning, the entire heating system is filled with a liquid. Fill the medium into the return vessel 9 until all parts are filled with it. With an appropriate arrangement of the flow and return vessel, this moment is evident from the fact that the levels in the riser pipe 4, flow vessel 5 and return vessel 9 are high.
When heat is supplied to the heating vessel 2 by means of solid, liquid or gaseous fuels or electrical energy, the liquid 3 begins to pour out as a result of expansion via the riser pipe 4 into the supply vessel 5 in the direction of the arrow 1.3. The liquid level in the vessel 5 rises, but at the same time the liquid level in the return vessel 9 begins to fall, since the heating vessel 2 sucks liquid through the pipe 10 in the direction of the arrow 12 from the return vessel 9.
The difference between the two liquid levels in the supply vessel 5 and in the return vessel 9 result in a gradient. As a result of the weight difference between the water columns in the flow and in the return and because the higher level is in the flow vessel 5, the liquid flows in the direction of the arrows 11 and 14 via the flow line 6, the heat exchanger 7 and the return line 8 to the return vessel 9 back, that is, to the lower level.
In this cycle through the heat exchangers 7, e.g. B. radiators, the liq fluid gives off heat to the room to be heated.
If during the heating up the liquid flows back cold into the return vessel 9, which is the case until all of the liquid in the lines 6, 8 and in the radiators 7 has passed through the heating vessel 2, the heating vessel 2 becomes a supply larger amounts of heat.
Or, with the same amount of heat being supplied, less liquid flows up through the riser pipe 4 than if warm liquid is already being sucked from the return vessel 9 into the heating vessel 2. As a result, the gradient between the flow vessel 5 and the return vessel 9 remains small for the time being.
A special expansion vessel, as it is indispensable Lich in the currently known versions of central and floor heating systems, is of course omitted in the heating system described here, since this through the vented flow and return vessels 5 respectively. 9 is replaced.
The elements of the system can be assembled in the most varied of variations in the practical construction of a heating system according to the invention, whereby the shape of the entire system as well as the individual parts can again be varied.
The regulation of the circulation of the heat carrier can be done in different ways. For example, the liquid level differences in the supply vessel 5 and in the return vessel 9 can be used to change the heat supply to the heating vessel by regulating the combustion of the heating medium.
For example, when solid fuels are burned, the regulation can be carried out in such a way that a float arranged in the supply vessel 5 is connected to the air flap underneath the grate via a linkage, so that when the liquid level in the vessel 5 is low, i.e. when there is a small effect The same gradient, the air damper is opened and the heat supply is increased by increasing the combustion. At a higher level difference, if z.
B. only little heat has been given off by the heat exchanger and therefore if the liquid 3 from the radiator 7 is still warm when it enters the return vessel 9, that is, it comes back warm to the heating vessel 2, the rising float is in the Before running vessel 5 close the air flap to the combustion chamber. This level transfer can also serve, for example, for direct, quantitative control of a liquid or gaseous fuel, or for controlling electrical energy. It can e.g.
B. the pressure gradient between the flow and return vessel act on a pressure-sensitive switching element, which in turn controls the supply of z. B. electrical energy accordingly regulates. It is also possible to use the change in the temperature of the liquid in the return vessel 9 to control the amount of heat required in each case by means known per se.
Since only a small supply of heat is required in the case of a large gradient in order to keep the circuit running through the two communicating Ge vessels 5, 9, two different heat sources can be seen, for example, in a heater or boiler; it can e.g.
B. heating is done with solid fuels, while electrical energy is used to maintain the circuit, with means for regulating the air supply by adjusting an air flap and for automatically switching on the electrical maintenance heating at the moment,
in which the maximum Umlaufge speed of the liquid is reached through the heat exchanger and thus only a small amount of heat is required to maintain the cycle.
It is also possible to train the boiler in such a way that it can be heated with electrical energy, in which case the liquid space is then expediently given by the heating element.
In Fig. 2, for example, the co-menbau of the elements described above is shown into a single system for floor heating. The system has a fire room 1, which is surrounded by the heating vessel 2. The water 3 rises through the riser 4 into the flow vessel 5, which is connected to the atmosphere at 29a. From the bottom of the pre running vessel 5, a flow pipe 6 goes to a radiator, not shown. The cooled water flowing back passes through a return pipe 8 into the return vessel 9, from where it flows through the line 10 to the heating vessel 2.
As can be seen, the flow vessel 5 is arranged in the upper part of the return vessel 9 in such a way that the liquid jacket of the vessel 9 surrounding the vessel 5 has the same surface area as the liquid in the flow vessel 5. An increase in the level in the latter results in a corresponding decrease in the level in the return vessel.
A liquid level indicator (not shown in the drawing) can be provided on the latter, which indicates the liquid gradient acting on the heat exchanger. The flow vessel 5 and the riser pipe 4 are insulated from the return vessel 9 by thermal insulation 15. Air insulation 18 is seen between the return vessel 9 and the water jacket 2. A heat insulation layer 17 is provided around the lateral air insulation 18.
19 shows the ash chamber, 20 the fire grate, 21 the smoke outlet, which is connected to the furnace through ducts 22. The flow vessel 5 is equipped with a condensate drain cover 23, while the entire furnace is provided with a drain cover 24. 25 represent firing doors, while 26 the cover for the ash removal, in this example case also represents the air flap. The latter can of course also be designed as an independent fitting. Adjustable openings can be provided in the air flap.
The device for regulating the heat supply to the heat transfer medium has a float 27 in the supply vessel 5. The movement of the float 27 is transmitted via a linkage 28 to the air regulating flap 26, whereby the air flap 26 opens at a low level in the flow vessel 5 and when it rises Level see closes. Should for some reason, e.g. B.
Because of clogging of lines, throttling of all radiators, the water level in the supply vessel 5 rise too high, the excess can flow back into the return vessel 9 through an overflow 29. At the same time, the float 27 completely closes the air flap 26 and prevents overheating. In the case of fuels other than solid fuels, the heat supply is cut off by means known per se or reduced to a harmless level.
The heated liquid that flows from the riser pipe 4 into the flow vessel 5 is already about 90 C warm at the beginning of the function and always remains the same; only the flow rate and thus the flow rate is changed. If you turn off entire branches or individual radiators through valves on the flow or return, the device for regulating the heat supply comes into effect. In a system according to FIG. 2, for.
B. at a total height of one meter, a gradient of at least 200 mm can be generated.
You can also provide another grate that can be opened, folded or rotated in the furnace above the grate shown in Fig. 2, in order to allow the heat to act on the upper part of the liquid jacket of the heating vessel for pure circulation maintenance when the liquid is already heated . The grate can also be designed to be adjustable so that it can be adjusted for the purpose of maintaining a smaller fire.
A float that can be regulated to the normal liquid level in the cold state can be provided in the supply vessel, so that when the float falls below the normal level, the normal water level enters the communicating flow through a nozzle that is directly connected to the water pipe and opens into the return vessel and return vessels is restored.
The liquid suction pipe between the return vessel and the heating vessel can also be arranged within the outer jacket of the boiler.
In the case of smaller versions, it can be useful to design the liquid heating vessel, the riser pipe, the flow and return vessel and the heat dissipation units into a transportable unit.
In order to be able to adjust the temperature of the heated water, the height of the riser that opens from the heating vessel into the flow vessel can be made adjustable.
If the flow and return vessels are designed as expansion vessels, it can be useful to let the air escape under a fixed or movable bell surrounded by liquid outside or inside these vessels.
The method can also be used for heating more than one floor, as shown in FIG. In this case, the boiler with the water jacket on the one hand and the flow and return vessel on the other side are arranged separately, whereby they are connected to one another by an insulated riser pipe and a non-insulated suction pipe. From the water jacket of the furnace fi a riser pipe 31 goes to the flow vessel 32, from which a flow line 33 leads the hot water to the radiators.
The water goes through the return line 34 into the return vessel 35 and back through the suction line 36. A thermostat 37 is used to regulate the supply of combustion air Ver. 38, 39, 40 and 41 are radiators. The furnace .f1 must be positioned at least at the level of the lower radiators, for example in the basement, and the feed and follow-up unit B slightly above the top radiators to be charged.
As mentioned at the beginning, the method according to the invention can also be used when, as FIG. 4 shows schematically, the flow and return vessels 5, 9 are closed against the atmosphere and are only provided with pressure compensation under themselves. In this case, the expansion of the heat transfer medium including the air in the flow and return vessels is allowed to act on a special expansion vessel 45 (shown in dotted lines) which, for example, is connected somewhere to the pipe system and is able to fully absorb the water expansion. However, an additional expansion vessel is not absolutely necessary.
This is because it has shown that the heated water is expelled from the riser pipe mouth even when the steam pressure rises, provided that a balance between the flow and return vessels is possible.
Another solution, however, would be to dimension the vessels so large that the expansion of the heat transfer medium can be completely absorbed by them, with means being provided at the same time for the air of both vessels together under a fixed or moving bell 46 to escape.
In the former case, the level of the liquid surrounding the bell will rise or fall depending on the amount of air that has escaped; if a movable bell is used, the level of the surrounding liquid and the air that has escaped under the bell will always be balanced.
When the heat transfer medium cools in the whole Heizsyslem, the air from the bell is sucked back again, respectively. by: the pressure of these to bezw surrounding liquid. the moving bell is driven back into the flow and return vessel.
The gradient between the two level differences in the supply and return vessels will behave in the same way as with vented supply and return vessels.
If the pressure reached by means of a higher expansion vessel reaches a certain level, it is possible to go to approximately the same height as the expansion vessel with the heat exchangers. The furnace can then again be lower than the top heat exchanger, the latter being able to be arranged up to approximately the level of the expansion vessel.
The arrangement of a special expansion device has the advantage that the heat transfer medium evaporating in the flow and return vessels immediately condenses and flows back in liquid form into the vessels mentioned.