DE10002787B4

DE10002787B4 - Heizsystem für einen Raum

Info

Publication number: DE10002787B4
Application number: DE10002787A
Authority: DE
Inventors: Markus Arndt
Original assignee: Kermi GmbH
Current assignee: Kermi GmbH
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2000-01-24
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2020-01-25
Also published as: DE10002787A1

Abstract

System zum Heizen eines Raumes mit:
a) einem Fußboden- bzw. Wandlfächenheizungskreislauf (3) mit Vor- bzw. Zulauf und Rück- bzw. Ablauf für ein Heizmedium;
b) einem Heizelementkreislauf (4) mit einem Vor- bzw. Zulauf und Rück- bzw. Ablauf für ein Heizmedium; und
c) einer Steuereinrichtung zum Ansteuern der Vor- bzw. Zuläufe für den Fußbodenheizungskreislauf (3) und den Heizelementkreislauf (4);
dadurch gekennzeichnet, dass
d) die Steuereinrichtung eine Ventileinrichtung (10) umfasst mit:
d1) mindestens einem Vor- bzw. Zulauf (1; 14) von einer Wärmeerzeugungsstation;
d2) mindestens zwei Rück- bzw. Abläufen (16a, 16b), wobei der erste Ablauf (16a) mit dem Vor- bzw. Zulauf des Fußbodenheizungskreislaufes (3) verbunden ist und der zweite Rück- bzw. Ablauf (16b) mit dem Vor- bzw. Zulauf des Heizelementkreislaufes (4) verbunden ist; und
d3) einer Verschlusseinrichtung (18, 24), welche so ausgebildet ist, dass die Rück- bzw. Abläufe (16a, 16b) einzeln geöffnet und geschlossen werden...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Heizen bzw. Erwärmen mindestens eines Raumes.

Es sind verschiedene Systeme zum Heizen eines Innenraumes bekannt, wie z.B. eine Fußbodenheizung oder an einer Seitenfläche bzw. Wand des Raumes angebrachte Heizkörper. Derartige Heizungen werden je nach gewünschter Raumtemperatur meist von Hand mittels eines Thermostaten so eingestellt, dass eine bestimmte Raumtemperatur erreicht und gehalten wird. Dabei kann z.B. entweder eine Fußbodenheizung oder ein Wandheizkörper so eingestellt werden, dass diese Heizvorrichtungen jeweils getrennt voneinander auf eine bestimmte vorgegebenen Zieltemperatur regeln. Befindet sich die tatsächliche Raumtemperatur im Bereich der gewünschten Temperatur, so schalten die jeweils zugeordneten Thermostate die entsprechende Heizvorrichtung ab, so dass bei einem Heizen mit z.B. einer Fußbodenheizung und einem Wandheizkörper diese beiden Heizvorrichtungen in etwa gleichzeitig abgeregelt werden bzw. wieder mit einem Heizmedium angeströmt werden, um den Raum wie gewünscht zu heizen.

Ein solches Heizsystem führt dazu, dass die verwendeten Heizvorrichtungen, wie z. B. Fußbodenheizung und Wandheizkörper, im Heizbetrieb häufig zusammen angeschaltet und geregelt werden, da nach Durchströmen dieser Heizvorrichtungen mit Heizmedium die Raumtemperatur gewöhnlich stark ansteigt, so dass die Fußbodenheizung zusammen mit einem oder mehreren Wandheizkörpern bald wieder abgeregelt wird, bis die Raumtemperatur wieder unter die vorgegebene gewünschte Raumtemperatur gesunken ist. Somit ergibt sich ein relativ starkes Schwanken der Raumtemperatur und eine vergleichsweise ungünstige Regelcharakteristik, wobei die Fußbodenheizung wegen ihrer Trägheit kaum zu Tragen kommt.

Aus der DE 196 43 902 A1 ist eine Ventileinrichtung mit mindestens zwei Vorläufen bzw. mindestens zwei Rückläufen bekannt, wodurch unterschiedliche Platten eines Plattenheizkörpers gezielt und getrennt voneinander mit Heizmedium beaufschlagbar sind. Dadurch lässt sich beispielsweise ein vorderer, in den Raum hinein gerichteter Strahlungsabschnitt mit Heizmedium beaufschlagen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zum Heizen bzw. Erwärmen eines Raumes über zwei von ihrer Bauart her völlig unterschiedliche Raumheizkörper vorzuschlagen, mit welchem die Temperatur in einem Raum zuverlässig und genau geregelt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße System zum Heizen bzw. Erwärmen eines Raumes weist eine Fußbodenheizung, bzw. evtl. eine Wandheizung mit einem Vor- und einem Rücklauf für ein Heizmedium, wie z. B. Wasser, auf. Weiterhin ist ein Heizelement vorgesehen, welches bevorzugt ein an einer Seitenwand des Raumes anbringbarer Heizkörper, eine Heizfläche oder Deckenheizung sein kann. Auch das Heizelement besitzt einen Vorlauf und einen Rücklauf für ein Heizmedium. Obwohl nachfolgend nur noch auf eine Fußbodenheizung und en Heizelement Bezug genommen wird, sollen hierunter insbesondere auch Heizsysteme verstanden werden, welche z. B. aus einer Mehrzahl weiterer Heizelemente bestehen, welche jeweils von einem Heizmedium durchströmt werden. Zur Steuerung des Durchflusses von Heizmedium ist eine Steuereinrichtung zum Steuern der Zuläufe der jeweiligen Heizungen vorgesehen. Diese Steuereinrichtung ist erfindungsgemäß als eine Ventileinrichtung bevorzugt in Verbindung mit einem geeigneten Thermostatelement ausgebildet, welche mindestens einen Vorlauf aufweist, über welchen ein Wärmemedium von einer Wärmeerzeugungsstation, wie z. B.... einer Zentralheizung oder einer Fernwärmeanlage, zugeführt werden kann. Die Ventileinrichtung kann an beliebiger Stelle, z.B. an einem Heizelement angeordnet sein, und weist in dem erfindungsgemäßen System weiterhin mindestens zwei Rückläufe auf, wobei der erste Rücklauf der Ventileinrichtung mit einem Vorlauf der Fußbodenheizung verbunden ist und der zweite Rücklauf der Ventileinrichtung mit einem Vorlauf für das Heizelement verbunden ist, so dass die Ventileinrichtung das von einer Wärmeerzeugungsstation über den Vorlauf zugeführte Wärmemedium an die Vorläufe der Fußbodenheizung bzw. des Heizelements weiterleiten und geeignet regeln bzw. steuern kann. Dabei ist eine Verschlusseinrichtung in der Ventileinrichtung so vorgesehen, dass die zwei Rückläufe der Ventileinrichtung, mit welchen die Vorläufe für die Heizvorrichtungen verbunden sind, separat bzw. getrennt voneinander geöffnet oder geschlossen werden können, um so den Vorlauf zu einer Fußbodenheizung, sowie den Rücklauf zu einem Heizelement geeignet und getrennt voneinander steuern zu können. Somit ist es möglich, eine einzige Ventileinrichtung zur Steuerung verschiedener Heizungen, wie z.B. einer Fußbodenheizung und einem Heizelement, zu verwenden. Durch geeignetes Ausbilden der Verschlusseinrichtung kann eine gewünschte Regelcharakteristik der Ventileinrichtung erhalten werden, so dass z.B. zur Bereitstellung der Grundwärme eines Raumes lediglich die Fußbodenheizung mit Wärmemedium von der Ventileinrichtung versorgt wird. Erst bei weiterem Heizbedarf kann dann z.B. die Verschlusseinrichtung des Ventils den Vorlauf von Wärmemedium zu dem weiteren Heizelement ermöglichen, so dass das Heizelement nur bei großem und/oder plötzlich auftretendem Heizbedarf, welcher nicht durch die Fußbodenheizung gedeckt werden kann, von Wärmemedium durchströmt wird. Ebenso können z.B. ein oder mehrere weitere Heizelemente sukzessiv zugeschaltet werden, um weiteren Heizbedarf durch weitere Heizelemente zu befriedigen.

Es ist möglich, die Verschlusseinrichtung so auszubilden, dass ein größerer Teil der Heizleistung von z.B. der Fußbodenheizung erbracht wird, wobei ein kleinerer Teil des durch die Ventileinrichtung strömenden Wärmemediums in das Heizelement geleitet wird, um so z.B. einen bestimmten größeren Anteil des zuströmenden Heizmediums in die Fußbodenheizung zu leiten und den verbleibenden Teil des Heizmediums, dem Heizelement zuzuführen. Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Ventileinrichtung kann der Durchfluss von Heizmedien für die einzelnen Heizvorrichtungen, wie gewünscht, beliebig gesteuert werden.

Natürlich kann die Verschlusseinrichtung des Ventils auch so ausgebildet sein, dass sich nichtlineare Kennlinien ergeben, dass also z.B. bei fallender Temperatur zunächst mittels z.B. einer Thermostateinrichtung der Vorlauf der Fußbodenheizung allmählich geöffnet wird, wobei bei weiterem Absinken der Temperatur, wie dies z.B. bei längerem Lüften eines Raumes der Fall sein kann, ein immer größer werdender Anteil des insgesamt strömenden Heizmediums durch das Heizelement, etwa einen Plattenheizkörper, einen Röhrenheizkörper oder dergleichen geleitet wird.

Mit dem erfindungsgemäßen System der gekoppelten Steuerung der Zuläufe von Fußbodenheizung und Heizelement über eine Ventileinrichtung ist es nun möglich, den gewünschten Wärmebedarf genau zur Verfügung zu stellen, indem z.B. die Grundwärme ausschließlich über die Fußbodenheizung geliefert wird, wobei Spitzenlasten durch mindestens ein weiteres Heizelement bewerkstelligt werden können, welches bevorzugt in Abhängigkeit von einer gemessenen Raumtemperatur oder der momentanen Durchflussrate eines Wärmemediums durch die Fußbodenheizung, welche z.B. über den Öffnungsgrad des Zulaufs eingestellt werden kann, geregelt wird. Die Öffnung des Vor- bzw. Zulaufes für das Heizelement zum Durchströmen mit Heizmedium kann vorteilhaft von dem momentanen Öffnungsgrad des Vor- bzw. Zulaufes für die Fußbodenheizung abhängen.

Bevorzugt wird die Verschlusseinrichtung des Ventils durch einen Ventilteller und einen zugehörigen Ventilsitz ausgebildet, wobei bei jedem der mindestens zwei Rück- bzw. Abläufe des Ventils jeweils ein zugeordneter Ventilteller vorgesehen sein kann, um so über die mindestens zwei Ventilteller, welche bevorzugt auch unabhängig voneinander bewegt werden können, die Vor- bzw. Zuläufe der damit verbundenen Heizungen regeln zu können. Dabei kann ein Ventilteller beispielsweise in einem Leitungsabschnitt mit etwa dem Durchmesser des Ventiltellers vorgesehen sein, z.B. zwischen dem Vor- bzw. Zulauf und den Rück- bzw. Abläufen, wobei vorteilhaft die mindestens zwei Abläufe in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind, so dass durch ein Verstellen, z.B. eines einzigen Ventiltellers zunächst ein Ablauf, welcher z.B. mit dem Zulauf der Fußbodenheizung verbunden ist, mit zunehmender Verstellung durchströmt werden kann und anschließend der weitere Ablauf, welcher z.B. mit dem Zulauf eines Heizelements verbunden ist, durch weiteres Verstellen des Ventiltellers ebenfalls zunehmend durchströmt werden kann. Natürlich ist es möglich, weitere Heizkreisläufe entsprechend anzuschließen, welche bei einer Bewegung des Ventiltellers nach und nach zunehmend mit Heizmedium durchströmt werden.

Um jeden der erfindungsgemäß vorgesehenen mindestens zwei Rück- bzw. Abläufe separat auch vollständig und ohne Leckrate schließen zu können, kann jedem der Abläufe jeweils eine eigene Verschlusseinrichtung, wie z.B. ein Ventilteller mit jeweils zugeordnetem Ventilsitz, zugeordnet werden. Bei einer solchen Ausführungsform können durch Öffnen erst der ersten Verschlusseinrichtung bzw. des ersten Ventiltellers beispielsweise zunächst die Fußbodenheizung und anschließendem Öffnen des zweiten Ventiltellers das weitere Heizelement, wie z.B. ein Heizkörper, mit Heizmedium angeströmt werden bzw. bei entgegengesetzter Bewegung die Anströmung mit fließendem Heizmedium unterbrochen werden. Durch geeignete Wahl der Öffnungsprofile der vorgesehenen Vor- bzw. Rückläufe können lineare oder gewünschte nichtlineare Kennlinien des erfindungsgemäßen Heizsystems eingestellt werden.

Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Ventileinrichtung kann demzufolge z.B. ein linearer Regelbereich realisiert werden, indem die erste Ablauföffnung ein längerer Öffnungsbereich ist, welcher allmählich freigegeben wird, wobei die weitere Ablauföffnung ebenfalls linear ausgebildet sein kann, oder durch Vorsehen eines sich z.B. in Bewegungsrichtung der Verschlußeinrichtung verbreiternden oder verjüngenden Öffnungsbereiches ein nichtlinearer Regelbereich erzeugt werden kann, um z.B. auftretende Spitzenlasten durch schnelles Öffnen des Zulaufes eines vorgesehenen Heizelements schnell bewerkstelligen zu können.

Die einzelnen Verschlusseinrichtungen bzw. Ventilteller mit zugehörigen Ventilsitzen sind bevorzugt koaxial bzw. axial fluchtend angeordnet, insbesondere in Strömungsrich tung des Wärmemediums hintereinander. Wenn die Verschlusseinrichtungen bzw. Ventilteller über einen Ventilstößel oder eine Stange von einem Einstellknopf oder einem entsprechenden Thermostatkopf angesteuert werden, lassen sich die beiden Ventilteller bei unterschiedlichen Temperaturen öffnen, um die Heizleistung von angeschlossenen Heizungen in Abhängigkeit von einer gewünschten Raumtemperatur freizusetzen.

Vorteilhaft kann ein Ventilteller im mittleren Bereich eines anderen Ventiltellers beweglich vorgesehen sein. Durch Anheben des inneren Ventiltellers wird bei dieser Ausführungsform zunächst ein bestimmter Strömungsbereich freigegeben, wobei nachfolgend der den ersten Ventilteller umgebende ringförmige zweite Ventilteller angehoben bzw. bewegt werden kann. Dadurch wird ein freier Strömungsquerschnitt erhöht, um so einen langen linearen Regelbereich zu erhalten. Diese Ausführungsform kann bei jedem einzelnen der mindestens zwei Rück- bzw. Abläufe der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung vorgesehen sein, um sowohl für die Fußbodenheizung, als auch das Heizelement einen langen linearen Regelbereich zu erhalten. Es ist jedoch auch möglich, eine solche Ausgestaltung nur bei einer Heizung, wie z.B. der Fußbodenheizung vorzusehen, wobei – wie oben kurz ausgeführt – der zweite Ablauf für das Heizelement z.B. schlitzförmige, ovale, dreieckige oder andere geeignete Öffnungsquerschnitte aufweist, um einen gewünschten nichtlinearen Regelbereich zu erhalten.

Natürlich ist es auch denkbar, oben beschriebenen Ausführungsform mit ineinander, z.B. in einer Ebene liegenden Ventiltellern zum sukzessiven Freigeben zunächst des ersten Ablaufes und anschließendem Freigeben des zweiten Ablaufes zu verwenden, wobei eine gewünschte Regelcharakteristik durch geeignete Wahl der Ablauföffnungen festgelegt werden kann, wobei eine derartige Ausführungsform jedoch zusätzlich Kosten und Regelungsprobleme aufwerfen dürfte.

Bevorzugt ist bei Verwendung von mindestens zwei Verschlusseinrichtungen bzw. Ventiltellern einer gegenüber dem anderen z.B. durch ein Federelement vorbelastet, so dass bei der Verstellung bzw. Verschiebung der einen Verschlusseinrichtung über eine vorzugsweise einstellbare Verstellstrecke die andere Verschlusseinrichtung zunächst unbeein flusst in ihrer wenigstens im Wesentlichen geschlossenen Stellung verharrt, um anschließend, z.B. bei ausreichend gegen die Feder wirkender Kraft ebenfalls zur Regelung des Durchflusses bewegt zu werden. Die eine Verschlusseinrichtung kann unmittelbar mit einem Ventilstößel verbunden sein, wobei die andere Verschlusseinrichtung z. B. über eine Federeinrichtung gegen den ihr zugeordneten Ventilsitz gepresst wird. An der einen Verschlusseinrichtung kann eine Mitnahmeeinrichtung vorgesehen sein, welche die andere Verschlusseinrichtung ab einem bestimmten Verschiebungs- bzw. Verstellungsgrad mitnimmt, selbst wenn eine vorgesehene Federeinrichtung die andere Verschlusseinrichtung, wie z.B. einen Ventilteller, noch gegen einen zugeordneten Ventilsitz drückt.

Es kann auch die einen Ventilteller gegen den zugehörigen Ventilsitz pressende Federeinrichtung in ihrem Federweg und ihrer Federkraft so ausgebildet sein, dass die Federkraft bei einer bestimmten Einstellung nachlässt und die in die Ruhelage zurückkehrende Feder den Ventilteller mitnimmt, wodurch die zugeordnete Öffnung nach und nach freigegeben werden kann.

Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Ventileinrichtung sowohl mehr als zwei Abläufe, als auch mehr als einen Zulauf aufweisen kann, welche jeweils gewünschte Querschnitte haben können und bevorzugt über einzeln zugeordnete Verschlusseinrichtungen, wie z.B. Ventilteller mit zugehörigem Ventilsitz, separat voneinander oder in Kombination und Abhängigkeit der einzelnen Verschlusseinrichtungen miteinander gesteuert werden können.

Zum Beispiel können bei drei Abläufen der Ventileinrichtungen die Zuläufe z.B. einer Fußbodenheizung, eines in den Raum hineingerichteten Strahlungsabschnittes und eines beispielsweise hinter diesem Strahlungsabschnitt angeordneten Konvektionsabschnittes eines Heizkörpers mit Heizmedium angeströmt werden. Das erfindungsgemäß vorgesehene Ventil kann dabei mit dem mindestens einen Zulauf und den mindestens drei Rück- bzw. Abläufen über entsprechende Ausgestaltung der Verschlusseinrichtung oder Öffnungsprofile mit einer gewünschten Regelcharakteristik versehen werden, so dass ein anfallender Heizbedarf zunächst durch Zuschalten der Fußbodenheizung und anschließen dem Zuschalten des Strahlungs- und Konvektionsabschnittes zur Bewältigung von Spitzenlasten bewerkstelligt werden kann.

An einen Betätigungsstößel bzw. eine Betätigungsstange der Verschlusseinrichtung kann vorteilhaft eine Thermostateinrichtung bzw. Thermostatpatrone anschliessen, welche beispielsweise eine Wachs- bzw. Parafinkapsel umfassen kann. Mit einer solchen Thermostateinrichtung ist es möglich, eine gewünschte Raumtemperatur vorzugeben, wobei diese über die Verstellung der Verschlusseinrichtung durch die Thermostateinrichtung geregelt werden kann.

Bei Verwendung von mindestens zwei Verschlusseinrichtungen können auch zwei oder mehr Thermostateinrichtungen verwendet werden, um die jeweiligen Verschlusseinrichtungen bei unterschiedlichen Raumtemperaturen zum Ansprechen zu bringen, was beispielsweise mittels Thermostatabschnitten mit unterschiedlichen Ansprechcharakteristiken erfolgen kann. So können beispielsweise verschiedene im zu heizenden Raum getrennt voneinander angeordnete Thermostateinrichtungen vorgesehen sein, welche die Stellung verschiedener Verschlusseinrichtungen steuern, um so auf eine vorgegebene Weise bei einer bestimmten Raumtemperatur eine Fußodenheizung, einen Heizkörper, eine Deckenheizung bzw. eine Kombination aus verschiedenen Heizungen mit Wärmemedium zu durchströmen. Damit ist es möglich an spezifische vorgegebene räumliche Bedingungen angepaßt an jeweils in verschiedenen Bereichen gemessenen Temperaturen einzelne vorgesehene Heizkreisläufe mit einem Heizmedium zu durchströmen, um je nach Wärmebedarf eine gewünschte Heizleistung an einem bestimmten Heizungssystem einstellen zu können.

Vorteilhaft sind die zur Steuerung des erfindungsgemäßen Systems vorgesehenen Thermostateinrichtungen als Wachs- bzw. Paraffinkapseln ausgebildet, welche ein Gehäuse aufweisen, in welchem ein bestimmtes Volumen eines Mediums mit vorteilhaftem Wäremeausdehnungskoeffizienten, wie z.B. Paraffin, Wachs, oder einem geeigneten Kunststoff bzw. Bimetallelementen vorgesehen ist. Dabei ist ein die thermische Ausdehnung bzw. Schrumpfung aufnehmender Abschnitt des der Wärmeausdehnung unterworfenen Mediums vorgesehen, welcher in sich beweglich ist. Dieser Abschnitt kann dann z.B. eine Stelleinrichtung antreiben, wie beispielsweise den Ventilstößel der Verschlusseinrichtung. Der Abschnitt zur Aufnahme der thermischen Ausdehnung bzw. Schrumpfung des der Wärmeausdehnung unterworfenen Mediums kann dabei in radialer Erstreckung vorteilhaft so ausgebildet sein, dass sich dieser Abschnitt bei einer Volumenänderung in seiner Ausdehnungs- bzw. Schrumpfungsrichtung in seiner Abmessung nichtlinear zu ändern vermag, so dass durch eine geeignete Wahl der Geometrie auch nichtlineare oder gewünschte lineare Regelcharakteristiken erhalten werde können. Der die thermische Ausdehnung bzw. Schrumpfung aufnehmende Abschnitt kann bei geeigneter Wahl der Geometrie einen vergrößerten Stellweg zur Verfügung stellen.

Zu betonen bleibt, dass mit dem erfindungsgemäßen System sowohl die träge und die schnelle Heizeinrichtung eines einzelnen Raumes geregelt werden können als auch die trägen und die schnellen Heizeinrichtungen einer ganze Wohneinheit bzw. eine Wohnung, eines Hauses oder dergleichen. Träge ist eine Fußbodenheizung und schnell ist ein Plattenheizkörper, um nur auf Beispiele bezug zu nehmen.

Bevorzugt ist dieser Abschnitt so ausgebildet, dass eine lineare Volumenänderung zu einer nichtlinearen Längenänderung in Axialrichtung des Abschnittes führt, mit welchem die Verschlusseinrichtung angesteuert werden kann, um hierdurch die Verschlusseinrichtung wie gewünscht ansteuern zu können. Bevorzugt kann der Abschnitt konisch ausgebildet werden. Durch die geeignete Wahl der Geometrie dieses Abschnittes kann die Schnelligkeit des Ansprechens eingestellt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigen:
1A–1C Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäß vorgesehenen Ventileinrichtung im Längsschnitt bei verschiedenen Einstellungen;
2 eine Thermostatkapsel zur Regelung des erfindungsgemäßen Systems im Querschnitt;
3 eine andere Ausführungsform einer Thermostatkapsel im Querschnitt; und
4 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizsystems.
In den 1A bis 1C ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß vorgesehenen Ventileinrichtung dargestellt.
Die in 1A dargestellte Ventileinrichtung 10 weist ein Gehäuse 12 aus, welches eine Zulauföffnung 14 und zwei Ablauföffnungen 16a und 16b für z.B. eine Fußbodenheizung und einen Heizkörper aufweist. An die Zulauföffnung 14 schließt ein Zulaufvorhof 20 an, an welchen eine Anschlusskammer 22 angesetzt ist. Der Zulaufvorhof 20 ist gegenüber dem Zulauf 14 in verschlossenem Zustand des Ventils durch einen Ventilteller 18a verschlossen, der an einem Ventilsitz 18b anliegt. Auch der Zulaufvorhof 20 kann gegenüber der Kammer 22 abgeschlossen sein, z.B. über einen weiteren Ventilteller 24a, welcher an einem zugeordneten Ventilsitz 24b anliegt.
Der Ventilteller 18a wird über den Stößel 28 verstellt, an welchem an der gegenüberliegenden Seite ein Einstellknopf bzw. ein Thermostatkopf anschließen kann. Der Stößel 28 ist mit dem vorderen Ventilteller 18a über einen Einsteckschuh 29 verbunden, wobei dieser an seinem dem Ventilteller 18a gegenüberliegenden Ende einen Mitnahmeabschnitt 30 aufweist, über den der Stößel 28 versetzt an den Ventilteller 24a angreifen kann. Dabei ist der Ventilteller 24a gegenüber dem ihm zugeordneten Ventilsitz 24b mittels einer Feder 26 vorbelastet, welche innerhalb des Gehäuses 12 gegenüber der Kammer 22 getrennt vorgesehen ist.
Solange die Strecke S, über welche der Stößel 28 gegenüber dem Ventilteller 24a frei beweglich ist, nicht durch die Einstellbewegung des Stößels 28 aufgebraucht ist, wird lediglich der Ventilteller 18a bewegt, während der Ventilteller 24a belastet durch die Feder 26 in seiner geschlossenen Position bleibt.
In dieser Einstellsituation, welche in 1B dargestellt ist, läuft ein Medium, beispielsweise Heizungswasser, lediglich über den Zulauf 14 in den Zulaufvorhof 20 und von diesem aus über den Ablauf 16a z. B. in eine angeschlossene Fußbodenheizung ein. In dieser Einstellung ist der Ventilteller 24a in seiner verschlossenen Stellung, so dass das Heizmedium nicht in die Anschlusskammer 22 gelangen kann. Somit kann z.B. die in einem Raum zur Verfügung zu stellende Grundwärme ausschließlich über eine Fußbodenheizung abgegeben werden, wobei ein weiterer Heizkörper noch nicht mit Heizmedium durchströmt wird. Wie in 1B gezeigt, ist bei der dortigen Einstellung des Ventils 10 die Freilaufstrecke S des Stößels 28 aufgezehrt, so dass die Mitnahmeeinrichtung 30 gegen den Ventilteller 24a fährt.
Der durch die Feder 26 in der geschlossenen Stellung gehaltene Ventilteller 24a wird bei einer weiteren Verstellung des Stößels 28 nunmehr mitgenommen und gibt die dem Ventilsitz 24b zugeordnete Öffnung zu der Abschlusskammer 22 hin frei. Diese in 1C dargestellte Einstellung der Verschlusseinrichtung 10 bewirkt, dass ein zusätzlich vorgesehener Heizkörper bzw. weiterer Heizkreislauf freigegeben und mit Heizmedium durchströmt werden kann, um so beispielsweise einen erhöhten Heizbedarf zu bewerkstelligen.
Mit einer so ausgestalteten Ventileinrichtung kann also auf einfache Weise die Raumtemperatur durch Freigeben bzw. Sperren verschiedener Heizkreisläufe genau eingestellt werden.
2 zeigt eine bei dem erfindungsgemäßen Heizsystem zur Steuerung einsetzbare Thermostatkapsel 200, welche ein Gehäuse 250 aufweist, das ein Volumen 252 umschließt. Das Volumen 252 ist mit einem Medium gefüllt, das sich unter Wärmeeinwirkung ausdehnt bzw. bei Kälte zusammenzieht. Geeignete Materialien sind beispielsweise Wachs oder Paraffin. Ein Ausgleichsabschnitt 254 erstreckt sich in das Gehäuse 250 hinein. Der Ausgleichsabschnitt 254 weist eine Öffnung 258 auf, durch die hindurch ein Betätigungselement, beispielsweise ein Ventilstößel oder dergleichen, hindurchragen kann, um gegenüber der Fläche 256 am gegenüberliegenden Ende des Abschnittes 254 anzuliegen. Im Falle steigender Temperaturen dehnt sich das Medium 252 aus und der flexible Bereich des Abschnittes 254 wird in Abhängigkeit von dieser thermisch bedingten Volumenerhöhung zusammengepresst, wodurch der Abschnitt 254 axial verkürzt wird und die Betätigungseinrichtung bzw. den Ventilstößel axial voranschiebt. Diese Funktion der Thermostatkapsel wird im gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch modifiziert, dass der zusammenzupressende Bereich 254 in Axialrichtung konisch zulaufend ausgebildet ist, so dass eine zunächst geringe Volumenänderung dazu führt, dass die Stelleinrichtung bzw. der Ventilstößel zunächst über eine große Strecke vorangetrieben wird. Bei weiteren Volumenerhöhungen verringert sich die Vortriebsbewegung für die Stelleinrichtung bzw. den Ventilstößel proportional zu dem sich konisch erweiternden Querschnitt des Abschnittes 254. Auf diese Weise kann ein nichtlineares thermisches Ansprechen der Thermostatkapsel erzielt werden, wodurch das erfindungsgemäße System zum Heizen eines Raumes auf eine gewünschte nichtlineare Art gesteuert werden kann.
3 zeigt eine weitere Thermostatkapsel 300, welche einen Abschnitt 354 aufweist, der entgegengesetzt trapez- bzw. kegelförmig ausgebildet ist. Durch entsprechende geometrische Ausbildung können im Prinzip beliebige nichtlineare Regelcharakteristik erhalten werden.
Die unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsformen bestimmter Elemente bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems sind in 4 lediglich als Blockschaltbilder dargestellt, um das Verständnis zu erleichtern.
Wie in 4 gezeigt, wird der Ventileinrichtung 10 Wärmemedium über einen Kesselzulauf 1 zugeführt. Die mit der Ventileinrichtung 10 verbundenen Thermostateinrichtungen 200 und 300 sind an verschiedenen Stellen des zu beheizenden Raumes angeordnet und dienen zur Steuerung der beiden gezeigten Kreisläufe für die Fußbodenheizung 3 und einen Heizkörper 4, wobei das durch diese Heizkreisläufe durchlaufende Heizmedium wieder in den Kesselrücklauf 2 eingespeist wird. Dabei kann ein Stellsignal für die einzelnen Verschlusseinrichtungen nicht nur mechanisch, sondern z.B. auch elektronisch mittels geeigneter Sensoren als Thermostate 200 bzw. 300 und geeignete Aktoren für die Ventilteller übermittelt werden.
Der als die Ventileinrichtung 10 bezeichnete Block kann auch weitere Komponenten, Leitungsabschnitte usw. enthalten, und kann als Montagebox ausgebildet sein. Soll das erfindungsgemäße System zum Beispiel zur Beheizung einer Wohnung ausgebildet sein, die in einem Mehrparteienwohnblock untergebracht ist, kann die Box 10 auch einen Wärmetauscher enthalten, der Wärme von der zentralen Heizungsanlage in das Heizkreislaufsystem der Wohnen überträgt. Auch Leitungsverbindungsabschnitte, Ventilgehäuse, Pumpen nebst Gehäuse, usw. können in der Box 10 angeordnet sein. Durch Spritzguss, Einbohren, usw. können die Leitungsabschnitte, Gehäuse usw. in eine weitgehend integrale bzw. monolithische Form gebracht werden.
Detektiert z.B. die im Rauminnenbereich angeordnete Thermostateinrichtung 200, dass die Temperatur unter einen bestimmten Wert fällt, so kann dem Heizkreislauf der Fußbodenheizung 3 gemäß einer vorgegebenen Regelcharakteristik Heizmedium über eine entsprechende Öffnung der in dem Ventil 10 vorgesehenen Verschlusseinrichtung zugeführt werden, so dass z.B. der Fußbodenheizungskreislauf 3 eine bestimmte Grundwärme in dem zu beheizenden Raum zur Verfügung stellen kann. Die z.B. im Bereich eines Fensters vorgesehene Thermostateinrichtung 300 kann beispielsweise erkennen, dass aufgrund einer Öffnung des Fensters und eines Lüften des Raumes die Temperatur im Bereich des Fensters stark abfällt und den Heizkörperkreislauf 4 durch entsprechendes Öffnen einer weiteren in dem Ventil 10 vorgesehenen Verschlusseinrichtung ansteuern, um so eine Spitzenlast zur Heizung des Raumes bei erfolgter Lüftung zu bewerkstelligen.
Natürlich können die einzelnen Heizmediumskreisläufe 3 und 4 auch durch eine Kombination der von den Thermostateinrichtungen 200 und 300 detektierten Temperaturen gesteuert werden, um eine gewünschte Regelcharakteristik zur Heizung eines Raumes zu erhalten, wobei es auch denkbar ist, die Thermostateinrichtungen 200 und 300 zusammen anzuordnen oder als integrales Element, also z.B. eine einzelne Thermostateinrichtung, auszubilden, um damit die einzelnen Heizkreisläufe zu steuern.

Claims

System zum Heizen eines Raumes mit: a) einem Fußboden- bzw. Wandlfächenheizungskreislauf (3) mit Vor- bzw. Zulauf und Rück- bzw. Ablauf für ein Heizmedium; b) einem Heizelementkreislauf (4) mit einem Vor- bzw. Zulauf und Rück- bzw. Ablauf für ein Heizmedium; und c) einer Steuereinrichtung zum Ansteuern der Vor- bzw. Zuläufe für den Fußbodenheizungskreislauf (3) und den Heizelementkreislauf (4); dadurch gekennzeichnet, dass d) die Steuereinrichtung eine Ventileinrichtung (10) umfasst mit: d1) mindestens einem Vor- bzw. Zulauf (1; 14) von einer Wärmeerzeugungsstation; d2) mindestens zwei Rück- bzw. Abläufen (16a, 16b), wobei der erste Ablauf (16a) mit dem Vor- bzw. Zulauf des Fußbodenheizungskreislaufes (3) verbunden ist und der zweite Rück- bzw. Ablauf (16b) mit dem Vor- bzw. Zulauf des Heizelementkreislaufes (4) verbunden ist; und d3) einer Verschlusseinrichtung (18, 24), welche so ausgebildet ist, dass die Rück- bzw. Abläufe (16a, 16b) einzeln geöffnet und geschlossen werden können.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung (18, 24) so ausgebildet ist, dass zuerst der Zulauf für den Fußbodenheizungskreislauf (3) geöffnet wird, bevor der Heizelementkreislauf (4) freigegeben wird.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung (18, 24) als Ventilteller (18a, 24a) mit Ventilsitz (18b, 24b) ausgebildet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Zulauf und/oder Ablauf mindestens eine Verschlusseinrichtung zugeordnet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung (18, 24) wenigstens zwei relativ zueinander bewegbare Ventilteller (18a, 24a) hat.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stange bzw. ein Ventilstößel (28) zunächst den ersten Ventilteller (18a) mitnimmt und den zweiten Ventilteller (24a) versetzt mitnimmt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ventilteller (24a) gegenüber dem Ventil oder einem anderen Ventilteller z.B. durch eine Federeinrichtung (26) vorbelastet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Ventiltellern zugeordneten Ventilsitze in einer Ebene angeordnet sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Zuläufe von einer Wärmeerzeugungsstation vorgesehen sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement einen Konvektionsheizabschnitt und/oder einen Strahlungsheizabschnitt aufweist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Thermostateinrichtung (200, 300) vorgesehen ist, mit welcher mindestens eine Verschlusseinrichtung (18, 24) angesteuert werden kann.
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Thermostateinrichtungen zur Ansteuerung von mindestens zwei Verschlusseinrichtungen vorgesehen sind.
System nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermostateinrichtung (200, 300) eine nichtlineare Regelcharakterisitik aufweist.
System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Leitungsabschnitte zum Anschluss der Ventileinrichtung an Verbindungsleitungen zu dem Fußboden- bzw. Wandflächeheizungskreislauf und dem Heizelementkreislauf als eine integrale Einheit ausgebildet sind.