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Zentralheizungssystem Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zentralhei- zungssystem mit mehreren Heizkörpern.
Es sind Heizungssysteme bekannt, bei welchen die Regulierung der gewünschten Heizleistung durch ein zentrales System erfolgt, indem das im Umlauf befindliche Wasser mittels Regulierorganen über By- pass-Leitungen durch Beimischung von Warmwasser zentral reguliert wird. Diese Systeme weisen den Nachteil auf, dass die gewünschte Zimmertemperatur jedes einzelnen Zimmers in einem Haus nicht oder nur sehr schwer reguliert werden kann. An diesen Radiatoren befinden sich üblicherweise Absperrorgane, die für eine Regulierung Auf/Zu bestimmt sind, um Temperaturabweichungen auszugleichen.
Die Absperrorgane werden normalerweise z. B. im Frühling geschlo8sen, damit wird der Umlauf des Wassers im ganzen System gedrosselt, was sich auf die Umwälzpumpe nachteilig auswirkt. Die Umwälz- pumpe sollte aber bei einem gleichbleibenden Druck stets gleichbleibende Wassermengen fördern können, was bedingen würde, dass durch die Auf/Zu-Regulie- rung der Radiatoren die Widerstandsverhältnisse im System sich nicht ändern. Werden z.
B. in einem Wohnhaus verschiedene Radiatoren geschlossen, so fördert die Pumpe mit erhöhtem Druck mehr Wasser durch die einzelnen noch offenen Radiatoren, was wiederum zu Regeleingriffen bei diesen Radiatoren führt, um die gewünschte Temperatur in einem Raume zu erhalten.
Für die Beheizung z. B. eines Hauses ist es wün- sehenswert, dass jeder Raum bzw. jeder Radiator eine Regulierung erhält, die erlaubt, die Raumtemperatur mit einfachen Mitteln zu halten und automatisch zu steuern.
Weitere heute bekannte Warm- oder Heisswas- serheizungssysteme sind derart beschaffen, dass die Radiatoren zwischen Vor- und Rücklaufstange parallel geschaltet sind, wobei bei Beschädigungen des Radiators das ganze Zentralheizungssystem entleert werden muss. Bei grösseren Systemen ist wohl vorgesehen, einzelne Stränge abzuschalten; es müssen aber auch bei dieser Schaltung die Systeme so weit entleert werden, bis die reparaturbedürftigen Ventile oder Radiatoren über dem abgesenkten Wasserspiegel liegen..
Im Hinblick auf die immer häufiger gebauten Hochhäuser, bei welchen eine Reparatur von Radiatoren oder Ventilen im Heizungssystem insbesondere in den unteren Stockwerken ein Entleeren des ganzen Heizungssystems bedingen würde, versucht die vorliegende Erfindung, diesem Nachteil ebenfalls abzuhelfen.
Für derartig sensible Regulierungen ist es eine unbedingte Erfordernis, dass das zu bewegende Regelorgan von Reibungseinflüssen möglichst frei ist. Regelorgane im Zentralheizungssystem müssen daher durch besondere Bauweise von einseitigem Wasserdruck, sog. Absperrdruck, und damit Erhöhung der Reibung befreit werden, da sie sonst klemmen und eine Feinregulierung verhindern.
Im gleichen Sinne ist darauf zu -achten, dass ungeachtet der Stellung der Hahnen und Ventile im ganzen Zentralheizungssystem, der Totalwiderstand des Systems praktisch konstant bleibt,- so dass stets die gleichen Wassermengen zirkulieren .und gleiche Druckverhältnisse herrschen. Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines, Heizungssystems, welches die vorerwähnten Nachteile nicht aufweist.
Das erfindungsgemässe Zentralheizungssystem mit mehreren Heizkörpern ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Heizkörper finit einer By- pass-Leitung und mindestens einem Steuerorgan ausgerüstet ist, zum Zwecke, das wärmetragende Me-
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dium entweder durch den Radiator oder teilweise durch den Radiator und teilweise durch die Bypass- -Leitung oder im abgestellten Zustand vollständig durch die Bypass-Leitung zu leiten und damit die umgewälzte Wassermenge praktisch konstant zu halten. Selbstverständlich müssen in einem Haus nicht sämtliche Radiatoren diese Einrichtung besitzen, sofern noch eine zentrale Regulierung vorhanden ist.
Es genügt, dass die Mehrzahl der Radiatoren mit einer Bypass-Leitung ausgerüstet sind, so dass, im Heizungssystem durch die Regulierung der Radiatoren nur ein unbedeutender Druckanstieg an der Umwälz- pumpe eintreten kann.
Es ist dabei vorteilhaft, dass das Steuerorgan ein von Hand betätigbares Durchfluss-Steuerorgan mit lösbar angebauter Automatik aufweist, derart, dass das Steuerorgan sowohl als Handsteuerorgan verwendbar ist, als auch zu einem automatischen Steuerorgan kombiniert werden kann. Die Erfindung wird anschliessend anhand von Zeichnungen beispielsweise erläutert.
Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Zen- tralheizungssystems mit zwei parallel geschalteten Heizkörpern, Fig. 2 ein Regulierventil in teilweise perspektivischer, schematischer Darstellung, teilweise geschnitten.
Das in Fig. 1 ersichtliche Zentralheizungssystem besitzt einen Zentralheizungsofen 1, in welchem das Heizungswasser erwärmt wird, und eine von diesem wegführende Vorlaufleitung 2 sowie eine Rücklauflei- tung 3, in der eine Umwälzpumpe 4 vor dem Eintritt in den Zentralheizungskessel 1 angeordnet ist.
Zwei Radiatoren 5 und 6 sind zwischen der Vorlaufleitung 2 und der Rücklaufleitung 3 parallel geschaltet, wobei jeder Radiator eine Zulaufleitung 7 bzw. 9 und eine Rücklaufleitung 8 bzw. 10 aufweist. Die Zulaufund Rücklaufleitungen 7, 8 bzw. 9 und 10 sind mittels je einer Bypass-Leitung 11 bzw. 12 überbrückbar. Das Bypassen und Abschliessen der Radiatoren 5 und 6 von den Zu- und Abflussleitungen 7 und 9 bzw. 8 und 10 erfolgt mittels Regulierventilen 13 und 14 bzw. Abschlussventilen 15 und 16.
Diese einfache Bypass-Schaltung ermöglicht das Auswechseln und Ausbessern von Radiatoren ohne Entleerung des Systems dadurch, dass das Verteilerund Versorgersystem mittels der Bypassleitungen 11 und 12 und der entsprechenden Regulierorgane 13, 15 bzw. 14, 16 eingeschaltet und damit die Radiatoren 5 und 6 überbrückt werden. Dabei werden vorzugsweise die Abschlussventile 15 und 16 mit je einem Entleerungshähnchen versehen, das das Ablassen des sich in den Radiatoren 5 und 6 befindenden Wassers erlaubt.
Es kann dafür ein Vierweghahn verwendet werden, dessen Gehäuse als Block ausgebildet, das direkte Anschliessen der Bypass- und .der Rücklaufleitung aus dem Heizkörper sowie die Ab- flussleitung zum Entleeren des Heizkörpers erlaubt.
Für automatisch regulierte Zentralheizungssyste- me ist es vorteilhaft, die Regulierventile 13 und 14 in der Weise auszubilden, dass sie sowohl als von Hand betätigbare Normalventile, als auch nach Anbau einer entsprechenden Automatik als automatische Ventile verwendet werden können. In Fig. 2 ist ein derartiges Ventil dargestellt. Es besitzt ein Ventilgehäuse 20, welches der Aufnahme eines Ventiles in Form eines Drehschiebers 22 dient. Das Gehäuse 20 ist derart beschaffen, dass eine Automatik 21 jederzeit angebaut werden kann.
Der Drehschieber 22 besitzt eine rechteckförmige Eintrittsöffnung 23, sowie eine ebensolche, bedeutend kleinere Austrittsöffnung 24. Der Drehschieber 22 ist mit einer Schieberwelle 25 verbunden, auf der ein Ritzel 26 auf leicht konischem Bund verschiebbar angeordnet ist. Ein Handeinstellknopf 27 mit einem auf eine Skala 28 weisenden Zeiger erlaubt über eine Welle 29 den Drehschieber 22 zu drehen, dessen Lage an der Skala 28 mit Hilfe des Zeigers des Hand- einstellknopfes 27 erkennbar ist. Die Automatik 21 ist mit einem Schutzrohr 32 versehen, in welchem ein Verdampfergefäss 33 untergebracht ist.
Dieses Ge- fäss besitzt ein Kapillarrohr 34, das das Verdampfer- gefäss 33 mit einem Zylinder 35 verbindet. Im Zylinder 35 sind zwei Membranen 36 und 38 als Kolben verschiebbar angeordnet, wobei sich zwischen den Membranen 36 und 38 eine Sperrflüssigkeit 37 befindet, welche das. Entweichen des sich im. Verdamp- fungsgefäss 33, dem Kapillarrohr 34 und dem Zy- linderunterteil 35 befindlichen Kältemittels, beispielsweise Freon verhütet.
Der aus den. Membranen 36 und 38 bestehende Kolben ist über eine Kolbenstange 39, deren oberes Ende als Zahnstange ausgebildet ist, mit dem Ritzel 26 auf der Schieberwelle 25 verbunden. Der Membrankolben wird durch eine Druckfeder 40 gegen seine untere Endlage gepresst. Das Abdichten des konischen Drehschiebers 22 kann in axialer Richtung mittels eines O-Ringes auf der Welle 25 erfolgen. Ein völliges Absperren der Zulaufleitung 7 zum Radiator ist im Betrieb nicht erforderlich; daher wird zwischen dem Drehschieber 22 und dem Gehäuse 20 ein leichtes Drehen sicherstellendes Spiel eingestellt. Soll z.
B. zu Reparaturzwek- ken der Radiator entfernt werden, so kann mittels einer Schraube der Drehschieber 22 in seiner Absperrlage satt ins Gehäuse 20 gezogen werden, so dass er einen dichten Sitz bildet.
Die Automatik 21 wird vorteilhafterweise, wie dies in Fig. 2 ersichtlich ist, in einen Gewindestutzen am Ventilgehäuse 20 angeschraubt. Soll das Ventil ohne Automatik 21 verwendet werden, so kann ein entsprechender Gewindezapfen in den Gewindestut- zen eingesetzt werden.
Das beschriebene Regulierventil, welches beispielsweise in einem Zentralheizungssystem gemäss Fig. 1 in der Zulaufleitung 7 bzw. 9 eingebaut werden kann, dient dem automatischen Regulieren des Warm- oder Heisswasserdurchflusses durch den Radiator. Es kann aber auch von Hand eingestellt werden.
Das Heizmedium fliesst von links in Pfeilrichtung
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41 gegen den Drehschieber 22, den es in der dargestellten Lage durchsetzt, und in Pfeilrichtung 42 in einen nicht dargestellten Radiator. Aus diesem strömt das Heizmedium in Pfeilrichtung 44 durch die Rücklaufleitung 8 an der Bypassmündung vorbei und in Pfeilrichtung 45 in die Rücklaufleitung 3 des Zen- tralheizungssystems zurück.
Je nach der Drehlage des Drehschiebers 22 lässt dieser mehr oder weniger Flüssigkeit durchtreten. Die Lage dieses Drehschiebers 22 richtet sich nach der Lage der Automatik 21. Der Schieber kann, wie erwähnt, auch von Hand verstellt werden, wobei durch Pressen auf den Handein- stellknopf 27 der konische Sitz zwischen Ritzel 26 und Welle 25 gelöst und ohne Beeinflussung der Automatik 21 der Drehschieber 22 gedreht werden kann. Diese Einstellmöglichkeit dient insbesondere dazu, die ganze Automatik und das Ventil einzustellen.
Im automatischen Betrieb verdampft je nach Umgebungstemperatur im Verdampfergefäss 33 mehr oder weniger Steuermittel, beispielsweise Freon, welches durch das Kapillarrohr 34 nach oben in den Zylinderraum des Zylinders 35 strömt. Mit steigender Temperatur steigt der Druck in diesem System und schiebt, gegen die Belastung der Druckfeder 40, das Kolbensystem der Membranen 36 und 38 mitsamt der Kolbenstange 39 nach oben. Dabei verhindert die Sperrflüssigkeit 37 ein Durchtreten des verdampften Steuermittels zwischen Kolben und Zylinder und Entweichen in den Raum.
Durch diese Kolbenbewegung wird das Ritzel 26 über das zahnstangenförmige Ende der Kolbenstange 39 gedreht und mit ihm über die Schieberwelle 25 der Drehschieber 22.
Auf diese Weise gelangt je nach Raumtemperatur der Drehschieber 22 in eine bestimmte Lage, in wel- cher er genügend Heizmedium durch den Drehschie- ber 22 durchströmen lässt, um den Radiator und damit den Raum in vorgesehener Weise zu erwärmen bzw. auf der gewünschten Temperatur zu halten.
Bei steigender Temperatur im Raume steigt der Druck im Steuermittel-System und schiebt den Kolben 36, 38 mit der Kolbenstange 39 nach oben. Dadurch wird das Ritzel 26 und mit ihm über die Schie- berwelle 25 der Drehschieber 22 derart gedreht, dass die Austrittsöffnung 24 durch das Ventilgehäuse 20 teilweise abgedeckt wird, was eine Abnahme der durch den Radiator fliessenden Heizmediumsmenge zur Folge hat.
Die Heizleistung des Radiators geht mithin zurück und die Temperatur im zu beheizenden Raum fällt. Daher kondensiert ein Teil des vorher verdampften Kältemittels im Verdampfergefäss, und der Druck im Steuermittel-System sinkt. Die Druckfeder 40 bewegt den Kolben im Zylinder 35 in Richtung des Verdampfergefässes 33, womit der Drehschieber 22 wieder in die offenere Stellung gelangt. Auf diese Weise wird die an der Skala 28 ersichtliche Solltemperatur des Raumes eingehalten.
Die Abmessungen der Automatik 21 sind derart, dass ein Pendeln des Systems beim Regeln auf die Solltemperatur verhütet wird. Zum Bypassen des zugehörigen Ra- diators kann der Drehschieber 22 durch Lösen der konischen Verbindung zwischen Ritzel 26 und- Schie- berwelle 25 in seine Absperrlage gedreht werden, in welcher der Zufluss in Richtung des Pfeiles 42 zum Radiator unterbunden ist. Das Heizmedium kann dann in Richtung des Pfeiles 43 weiterhin den Kreislauf im System aufrechterhalten.
Die beschriebene Ventilart erlaubt damit, ausgehend von der Zimmertemperatur, eine Regulierung der Menge des den Radiator durchfliessenden Wassers und mithin eine Beeinflussung der Temperatur des Zimmers. Die beschriebene Automatik beruht auf dem Prinzip, dass ein Kühler in, Form eines Verdamp- fergefässes vorgesehen wird, der mit einer Flüssigkeit tiefen Siedepunktes, beispielsweise Freon,
aufge- füllt wird und bei Normaltemperaturen sehr hohe Drücke erzeugt. Diese ermöglichen es, mit kleinen He- belarmen grosse Drehmomente zu erzeugen und damit die Steuerorgane zu bewegen. Die Verbindung des Verdampfergehäuses über eine Kapillare mit einem Kolbensystem in einem Zylinder gestattet bei einem Hub von z. B. 1-2 cm, das Regulierventil in die vorbestimmte Lage zu bringen.
Das beschriebene Regulierventil, welches als By- pass-Ventil ausgeführt ist, kann grundsätzlich auch auf Auf/Zu regulieren.
Dieses Regulierventil weist den Vorteil auf, dass jederzeit und mühelos die angebrachte Automatik 21 . vom Ventilgehäuse 20 gelöst werden kann und nach Einschrauben des Verschlusszapfens ein normales von Hand auf- und zuschaltbares Ventil entsteht. Diese Wechselmöglichkeit ist insbesondere dann wichtig, wenn infolge Beschädigung der Automatik ein Eingriff erfolgen muss, was zu jeder Zeit und ohne Abstellen oder gar Entleeren des Zentralhei- zungssystems möglich ist.
Zum Zwecke der wirtschaftlichen Herstellung kann das Handabstellventil als gewöhnlicher Reiber- hahn ausgebildet werden, wobei die Organe zum grossen Teil nicht mehr' wie bisher aus Messing, sondern aus einem entsprechenden Kunststoff, beispielsweise Neopren, zu fertigen sind.
Es ist grundsätzlich auch möglich, das - ganze Ventil auf einer hin- und hergehenden Bewegung des Schiebers aufzubauen anstatt auf einer Drehbewegung. Diese Ausführung bedingt zwar zwischen der Automatik und dem Schieberkolben eine entsprechende Übersetzung, lässt sich aber bezüglich Abdichten beispielsweise mit Hilfe eines O-Ringes ebenfalls einfach gestalten wie beim Drehschieber.
Es ist ferner möglich, das Verdampfergefäss .als separaten Kleinbehälter auszuführen, welcher durch Einschrauben an das Blocksystem angeschlossen wird. Das Kapillarrohr kann beim Anschrauben des Freonbehältera an diesem z. B. eine Kupferabschluss- Scheibe durchdrücken, so das das Kältemittel durch das Kapillarrohr in den untern Teil des Kolbenraumes ausströmen kann.
Dies hat den Vorteil, dass die Füllung des Zylinders auch später jederzeit mühelos gewechselt werden kann, wenn sich bei-
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spielsweise durch Undichtheiten ein Teil des Kältemittels verflüchtigen sollte. Aber auch fabrikatorisch bietet diese Lösung grosse Vorteile, da die Lagerhaltung, die Montage und die Auswechslung des Ver- dampfergefässes einfach und wirtschaftlich gelöst ist.
Der Umstand, dass durch Entfernen der Automatik und Ersetzen des Griffes durch einen fest angeschraubten Griff das Radiatorventil als gewöhnliches Regulierventil verwendbar ist, spielt insbesondere während der Bauzeit in Gebäuden eine grosse Rolle, da die Automatik durch Bauarbeiten einem vermehrten Verschleiss unterworfen wird.
Es ist möglich, die Kunststoffteile mit einem me- tallischen überzog zu versehen, beispielsweise einem Überzug aus Chrom. Dazu werden Metallstaubteile dem Kunststoff beigemischt, um dieselben anschlies- send mit einem galvanischen Überzug zu versehen.
Das beschriebene System besitzt ebenfalls den Vorteil, dass die Radiatorenventile druckfrei arbeiten und nicht beim Öffnen oder Schliessen vom Pumpendruck belastet sind. Dies ist dann wichtig, wenn jeder Radiator eine automatische Steuerung erhält, welche die Temperatur im zugehörigen Raum einstellt. Diese Steuerungssysteme besitzen meistens keine grossen Stellkräfte und müssen fähig sein, mit geringen Tem- peraturdifferenzen die Regulierung durchzuführen. Eine solche Steuerung muss also möglichst frei von äussern Belastungen sein und nur geringe Reibungskräfte besitzen.
Die Bypass-Leitung an den Radiatoren ermöglicht den Erfindungszweck auf optimale Weise durchzuführen, indem das zu betätigende Steuerorgan den Wärmeträger Wasser entweder über den Radiator oder über die Bypass-Leitung leitet, wobei das Steuerorgan stets vom Wasser umspült ist und keine Abschlussfunktionen, sondern nur Umleitfunk- tionen ausübt.
Man kann ferner das beschriebene Ventil zur Wärmemessung benützen, indem beispielsweise mit Hilfe eines kleinen Synchronmotors von Registrier- papier und Schreibfeder während einer ganzen Heizperiode die Stellung des Schiebers des Reguherventi- les aufgenommen wird und mit einer ebenfalls vor dem Radiator stattfindenden Wassertemperaturmes- sung z.
B. mittels eines Pantographensystems koordiniert wird, so dass durch überlagerung der beiden Messungen die durch das Regulierventil durchgeflossene Wärmemenge festgehalten wird. Diese Wärmemenge kann als Mass für den zu berechnenden Brennstoffverbrauch dienen.
Es ist ferner möglich, Temperatur und Wasser- durchflussmenge mittels Kolbenbewegungen, bedingt durch in vorbeschriebener Weise erzeugten Druck in Kältemittel-Verdampfersystemen, festzuhalten und die Kolbenbewegungen auf eine Schreibfeder zu übertragen und deren Bewegung mittels eines Mess- streifens festzuhalten.