CH643347A5 - Verfahren zur regelung der vorlauftemperatur einer verbraucherstation einer fernheizanlage und regelvorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Temperaturen nicht, öffnet bzw. schliesst sich das Ventil,

internen Vorlauftemperatur einer Verbraucherstation einer 65 Insbesondere können die beiden aus Arbeitselement und

Fernheizanlage in Abhängigkeit von äusseren Faktoren, bei dem Fühler bestehenden Systeme mit je einer Flüssigkeits-Dampf-

ein regelbarer Teil des in der Verbraucherstation zwangsweise Füllung versehen sein. Der Dampfdruck, der in dem der internen umgewälzten Heizmittels durch von einer Zentrale mit einer oder externen Vorlaufleitung zugeordneten Fühler entsteht.

wirkt, multipliziert mit der dem Druck ausgesetzten Fläche des Arbeitselements, als Kraft auf das Stellglied.

Der einfachste Aufbau ergibt sich, wenn die beiden aus Arbeitselement und Fühler bstehenden Systeme eine unterschiedliche Füllung aufweisen. Dann ergeben sich Gleichgewichtsstellungen auch bei im übrigen gleich ausgebildeten Arbeitselementen, z. B. Balgelementen, bei unterschiedlichen externen und internen Vorlauftemperaturen. Die unterschiedliche Füllung wird in erster Linie dadurch bewirkt, dass unterschiedliche Stoffe, insbesondere Flüssigkeiten, eingefüllt werden. Sie kann aber auch dadurch erzielt werden, dass gleiche Stoffe mit bei Raumtemperatur unterschiedlichem Druck eingefüllt werden.

Eine andere Möglichkeit, Gleichgewichtsstellungen bei unterschiedlichen Temperaturen in der externen und internen Vorlaufleitung zu erhalten, besteht darin, dass die dem Druck ausgesetzten Flächen der Arbeitselemente unterschiedlich gross sind. Ferner kann gleichsinnig mit dem Arbeitselement, das mit dem Fühler für die interne Vorlaufleitung verbunden ist, eine einstellbare Feder wirken.

Man kann ferner das der externen Vorlauftemperatur zugeordnete Arbeitselement wärmeleitend mit dem Gehäuse des zum Einbau in die externe Vorlaufleitung bestimmten Ventils verbinden. Hierbei übernimmt das Arbeitselement gleichzeitig die Funktion des einen Fühlers.

Empfehlenswert ist auch eine Kombination des Ventiles mit thermostatischen Heizkörperventilen für die Heizkörper der Verbraucherstation. Auf diese Weise lässt sich in an sich bekannter Weise zusätzlich zur Regelung der Vorlauftemperatur eine individuelle Regelung der Raumtemperatur erzielen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen.

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäss regelbaren Verbraucherstation einer Fernheizanlage,

Fig. 2 ein in der Verbraucherstation verwendbares Ventil,

Fig. 3 ein Druck-Temperatur-Diagramm für die aus Fühler und Arbeitselement bestehenden Systeme,

Fig. 4 in einem Diagramm die Abhängigkeit der externen und internen Vorlauftemperatur von der Aussentemperatur und

Fig. 5 eine abgewandelte Form eines Ventils für die Verbraucherstation.

In Fig. 1 ist eine Zentrale 1 über ein Leitungsnetz 2 mit externen Vorlaufleitungen 3 und externen Rücklaufleitungen 4 mit einer (von mehreren) Verbraucherstationen 5 verbunden. Die Zentrale weist einen Heizkessel 6 und eine Rückmischleitung 7 mit einem Mischventil 8 auf, über das dem vom Heizkessel 6 gelieferten Heizmittel rücklaufendes, kälteres Heizmittel beigemischt werden kann. Das Mischventil 8 hat einen Stellmotor 9, der von einem Regler 10 gesteuert wird. Dieser kann von einem Aussentemperaturfühler 11 gesteuert werden und besitzt eine Vorrichtung 12 zur Bewirkung der Nachtabsenkung.

Die Verbraucherstation 5 besitzt eine Schleife 13 mit einer eine Umwälzpumpe 14 aufweisenden internen Vorlaufleitung 15, einer internen Rücklaufleitung 16 und einer ein Rückschlagventil 17 aufweisenden Verbindungsleitung 18. Zwischen Vor- und Rücklaufleitung sind Heizkörper 19 mit vorgeschalteten Thermostatventilen 20 angeordnet, die in Abhängigkeit von der Raumtemperatur regeln. Parallel dazu ist eine Leitung 37 mit einem Ventil 38 geschaltet, das druckabhängig öffnet, wenn alle Ventile 20 oder ein wesentlicher Teil von ihnen geschlossen sind. An einer Mischstelle 21 ist die externe Vorlaufleitung 15 verbunden. An einer Trennstelle 22 ist die externe Rücklaufleitung 4 mit der internen Rücklaufleitung 16 verbunden.

In der externen Rücklaufleitung 4 befindet sich ein Ventil 23, das in Abhängigkeit von einem ersten Fühler 24 in der externen

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Vorlaufleitung 3 und in Abhängigkeit von einem zweiten Fühler 25 in der internen Vorlaufleitung 15 derart geregelt wird, dass jedem Wert der externen Vorlauftemperatur te ein bestimmter kleinerer Wert der internenen Vorlauftemperatur t; zugeordnet ist.

Im Betrieb wird lediglich die externe Vorlauftemperatur vom Regler 10 zentral geregelt. Die interne Vorlauftemperatur folgt dann in einem vorgegebenen Abhängigkeitsverhältnis.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Ventil 23, mit dessen Hilfe die Differenz zwischen externer und interner Vorlauftemperatur konstant gehalten wird. Das Ventil weist einen Zulaufstutzen 26, einen Ventilsitz 27 mit zugehörigem Verschlussstück 28 und einen Abflussstutzen 26' auf. Das Verschlussstück 28 wird von einer als Stellglied dienenden Ventilstange 29 getragen. Diese ist am oberen Ende durch die dem Innendruck ausgesetzte Fläche 30 eines Arbeitselements 31 und am unteren Ende durch die dem Innendruck ausgesetzte Fläche 32 eines Arbeitselements 33 belastet. Die Arbeitselemente sind Balgdosen, die einander entgegenwirken. Sie stehen über Kapillarrohre 34 bzw. 35 mit den Fühlern 24 und 25 in Verbindung. Das obere Arbeitselement ist durch eine einstellbare Feder 36 belastet.

Die durch die Fühler und Arbeitselemente gebildeten Systeme I und II haben je eine untrschiedliche Flüssigkeits-Dampf-Füllung, die zu den in Fig. 3 veranschaulichten Dampfdruckkurven für die Systeme I und II führen. Die dem Druck ausgesetzten Flächen 30 und 32 sind einander gleich. Bei einer höheren Temperatur ergibt sich eine Gleichgewichtsstellung beim Druck Pi, bei einer kleineren Temperatur ergibt sich eine Gleichgewichtsstellung bei einen Druck p2. In beiden Fällen ist die Temperaturdifferenz À t zwischen beiden Kurven annähernd gleich.

Dies führt zu einer Betriebsweise, wie sie in Fig. 4 veranschaulicht ist. Gemäss der oberen ausgezogenen Kurve ändert sich die externe Vorlauftemperatur te bei einem Ansteigen der Aussentemperatur ta von -15° bis +20° C von etwa 125° C linear auf 90° C. Dem folgt die interne Vorlauftemperatur tj mit einem Abstand von 40° C, so dass diese in demselben Aussentemperaturbereich von etwa 85° auf 70° C absinkt.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform eines in die Vorlaufleitung 3 einsetzbaren Ventils 123, bei dem für entsprechende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen gegenüber Fig. 2 verwendet werden. Unterschiedlich ist, dass die dem Innendruck ausgesetzte Fläche 130 des Arbeitselemts 131 kleiner ist als die dem Innendruck ausgesetzte Fläche 132 des Arbeitselements 133. Wenn hierbei beide Systeme die gleiche Füllung erhalten, ergibt sich wiederum eine definierte Abhängigkeit der internen Vorlauftemperatur von der externen Vorlauftemperatur. Jedoch ist nicht über den gesamten Verstellbereich die gleiche Differenz vorhanden. Das Arbeitselement 131 steht mit dem Gehäuse 139 des Ventils in wärmeleitender Verbindung und dient daher gleichzeitig als Fühler für die externe Vorlauftemperatur. Das Arbeitselement ist aussen mit einer Isolierschicht 140 versehen.

Die Flüssigkeitsmenge in den beschriebenen Systemen mit Flüssigkeits-Dampf-Füllung ist in bekannter Weise so gewählt, dass sich immer Flüssigkeit im Fühler befindet, gleichgültig ob dieser kälter oder wärmer als das Arbeitselement ist. Das wird erreicht, wenn das Flüssigkeitsvolumen kleiner als das Fühlervolumen, aber grösser als die Summe der Volumina von Arbeitselement und Kapillarrohr ist.

Als Flüssigkeit für das «warme» System, die etwa zwischen 90° und 130°C geeignet ist, kommt beispielsweise Trifluortrichlor-äthan (R113), als Flüssigkeit für das «kalte» System, die etwa zwischen 50° und 90°C geeignet ist, Äthylchlorid in Betracht.

Es kommen auch andere Füllungen in Betracht, beispielsweise eine Absorptionsfüllung, wie Kohle und C02.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

643347 2 PATENTANSPRÜCHE externen Vorlauftemperatur geliefertes Heizmittel ersetzt wird, und auf eine Regelvorrichtung zur Durchführung dieses Verfah-

1. Verfahren zur Regelung der internen Vorlauftemperatur rens.

einer Verbraucherstation einer Fernheizanlage in Abhängigkeit Es sind Fernheizanlagen bekannt, bei denen Verbrauchersta-von äusseren Faktoren, bei dem ein regelbarer Teil des in der 5 tionen, die beispielsweise einem Haus zugeordnet sind, über Verbraucherstation zwangsweise umgewälzten Heizmittels externe Vorlaufleitungen und externe Rücklaufleitungen mit durch von einer Zentrale mit einer externen Vorlauftemperatur einer das Heizmittel bereitstellenden Zentrale verbunden sind, geliefertes Heizmittel ersetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Die Verbraucherstationen haben eine die Heizkörper versorgen-die externe Vorlauftemperatur zentral in Abhängigkeit von den de Schleife, in der mittels einer Umwälzpumpe für einen Zwangsäusseren Faktoren geregelt und der regelbare Teil des Heizmit- 10 umlauf gesorgt wird. Diese Schleife ist über eine Mischstelle mit tels so bemessen wird, dass jedem Wert der externen Vorlauf- der externen Vorlaufleitung und über eine Trennstelle mit der temperatur ein bestimmter kleinerer Wert der internen Vorlauf- externen Rücklaufleitung verbunden. In der externen Rücklauftemperatur zugeordnet ist. leitung befindet sich ein Ventil, das von einem Regler derart

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass geregelt wird, dass jeweils ein Teil des Heizmittels in der Schleife die Differenz zwischen externer und interner Vorlauftemperatur is durch von der Zentrale geliefertes Heizmittel ersetzt wird. Der wenigstens annähernd konstant gehalten wird. Regler ist so aufgebaut, dass die interne Vorlauftemperaturin

3. Verfahrennach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Abhängigkeit von der Aussentemperatur gesteuert wird.

die Differenz auf 30 bis 50° C, vorzugsweise etwa 40° C, gehalten Eine solche Regelung ist aufwndig, weil für jede Verbraucherwird. Station ein eigener Regler vorgesehen werden muss.

4. Regelvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach 20 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah-einem der Ansprüche 1 bis 3, für eine Verbraucherstation mit ren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem die Zwangsumlauf in einer Schleife, die an einer Mischstelle mit Regelung in Abhängigkeit von äusseren Faktoren, wie Aussen-einer externen Vorlaufleitung und an einer Trennstelle mit einer temperatur oder Nachtabsenkung, auf einfachere Weise erfolgen externen Rücklaufleitung verbunden ist, mit einem Ventil zum kann.

Einbau in eine der externen Leitungen, dessen Stellglied in 25 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Abhängigkeit von der internen Vorlauftemperatur in der inter- externe Vorlauftemperatur zentral in Abhängigkeit von den nen Vorlaufleitung hinter der Mischstelle einstellbar ist, dadurch äusseren Faktoren geregelt und der regelbare Teil des Heizmit-gekennzeichnet, dass das Stellglied (29,129) von zwei gegensin- tels so bemessen wird, dass jedem Wert der externen Vorlauf-nig wirkenden Arbeitselementen (31,33 ; 131,133), die je mit temperatur ein bestimmter kleinerer Wert der internen Vorlauf-einem Fühler (24,25) für die externe Vorlaufleitung (3) und die 30 temperatur zugeordnet ist. Hierbei wird nur noch ein die äusse-internen Vorlaufleitung (15) verbunden sind und einen der ren Faktoren berücksichtigender Regler benötigt, der die exter-Fühlertemperatur entsprechenden Druck führen, belastet ist und ne Vorluftemperatur des von der Zentrale abgegebenen Heizeine Gleichgewichtsstellung einnimmt, wenn für einen Wert der mittels beeinflusst. Duch die spezielle Art der Beimischung wird einen Fühlertemperatur (te) ein bestimmter kleinerer Wert der dafür gesorgt, dass die interne Vorlauftemperatur der Verbrau-anderen Fühlertemperatur (ti) vorhanden ist. 35 cherstation ein Abbild der externen Vorlauftemperatur, jedoch

5. Regelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich- auf einem tieferen Temperaurniveau ist. Infolgedessen bewirkt net, dass die beiden aus Arbeitselement (31,33; 131,133) und der zentrale Regler, dass die interne Vorlauftemperatur der Fühler (24,25) bestehenden Systeme mit j e einer Flüssigkeits- Verbraucherstationen den gewünschten, von den äusseren Fak-Dampf-Füllung versehen sind. toren abhängigen Wert hat.

6. Regelvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn- 40 Besonders günstig ist es, wenn die Differenz zwischen externer zeichnet, dass die beiden aus Arbeitselementen (31,33) und und interner Vorlauftemperatur wenigstens annähernd konstant Fühler (24,25) bestehenden Systeme eine unterschiedliche Fül- gehalten wird. Dann entspricht jede Änderung der externen lung aufweisen. Vorlauftemperatur einer gleich grossen Änderung der internen

7. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, Vorlauftemperatur.

dadurch gekennzeichnet, dass sie dem Druck ausgesetzten Flä- 43 Im Hinblick auf die normalen Vorlauftemperaturen bei Fernchen (130,132) der Arbeitselemente (131,133) unterschiedlich heizanlagen, die zwischen 90 und 130°C liegen können, sollte die gross sind. Differenzauf30bis50°C, vorzugsweiseetwa40°C,gehalten

8. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, werden.

dadurch gekennzeichnet, dass gleichsinnig mit dem Arbeitsele- Eine Regelvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, für ment (33), das mit dem Fühler (25) für die interne Vorlaufleitung 50 eine Verbraucherstation mit Zwangsumlauf in einer Schleife, die

(15) verbunden ist, eine einstellbare Feder (36) wirkt. an einer Mischstelle mit einer externen Vorlaufleitung und an

9. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, einer Trennstell mit einer externen Rücklaufleitung verbunden dadurch gekennzeichnet, dass das der externen Vorlauftempera- ist, mit einem Ventil zum Einbau in eine der externen Leitungen, tur zugeordnete Arbeitselement (131) wärmeleitend mit dem dessen Stellglied in Abhängigkeit von der internen Vorlauftem-Gehäuse (140) des zum Einbau in die externe Vorlaufleitung (3) 55 peratur in der internen Vorlaufleitung hinter der Mischstelle bestimmten Ventils (123) verbunden ist. einstellbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied

10. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, von zwei gegensinnig wirkenden Arbeitselementen, die je mit gekennzeichnet durch die Kombination von dem Ventil (23,123) einem Fühler für die externe Vorlaufleitung und die interne mit thermostatischen Heizkörperventilen (20) für die Heizkörper Vorlaufleitung verbunden sind und einen der Fühlertemperatur (19) der Verbraucherstation (5). 60 entsprechenden Druck führen, belastet ist und eine Gleichgewichtsstellung einnimmt, wenn für einen Wert der einen Fühler-

temperatur ein bestimmter kleinerer Wert der anderen Fühlertemperatur vorhanden ist. Stimmt die Zuordnung der beiden