DE10057416A1 - Zentralheizung für zu beheizende Räume - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zentralheizung (10) für zu beheizende Räume eines oder mehrerer Gebäude (2) mit einem Leitungsnetz mit Vor- und Rücklaufleitungen (18, 20), zumindest einem im Leitungsnetz angeordneten Durchlaufbegrenzer (26), einem Fluid als Wärmeträger im Leitungsnetz, mehrere jeweils an das Leitungsnetz über Zu- und Ablaufleitungen (24, 30) angeschlossene Heizstränge (32), die jeweils ein Ventil (28) zur Regelung/Steuerung der Raumtemperatur und mindestens einen Heizkörper (22) aufweisen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass jedem Heizstrang (32) ein Durchlaufbegrenzer (26) zugeordnet ist, der in die Zu- oder Ablaufleitung (24, 30) eingebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentralheizung für zu be­ heizende Räume gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.

Die bekannten Zentralheizungen weisen im allgemeinen eine Wärmequelle und ein Leitungssystem zum Transport eines Wärmeträgers zu den einzelnen Räumen auf. Als Wärmeträger wird in der Regel Wasser verwendet.

Je nach Komplexität der Heizungsanlage setzt sich das Leitungssystem aus mehreren Teilsträngen zusammen, die sich beispielsweise in einzelne Etagen eines mehrstö­ ckigen Gebäudes erstrecken. Die Teilstränge werden über Steigleitungen versorgt.

Ein Teilstrang des Leitungssystems besteht in der Regel aus getrennten Vor- und Rücklaufleitungen, mindestens einer Strangsperre und mehrere jeweils parallel zuein­ ander geschaltete, an die Vor- und Rücklaufleitung an­ geschlossene Heizstränge. Ein Heizstrang kann dabei nur einen Heizkörper oder auch mehrere in Serie hinterein­ ander geschaltete Heizkörper aufweisen, die über Zu- und Ablaufleitungen mit den Vor- und Rücklaufleitungen des Teilstranges verbunden sind.

In der Vorlaufleitung ist zu Beginn eines jeden Teil­ stranges eine Strangsperre angeordnet. Die Strangsperre sorgt für eine gleichmäßige Wasserverteilung in den Teilsträngen. Ungleichmäßige Durchströmung der Heiz­ stränge und somit der Heizkörper mit dem Wärmeträger aufgrund z. B. großer Entfernung von der Steigleitung, oder Reibungsverluste durch Rohrkrümmungen soll dadurch minimiert werden.

Die Regelung oder Steuerung der gewünschten Raumtempe­ ratur erfolgt über die in die Heizstränge eingebrachten Ventile, insbesondere Thermostate. Die Ventilöffnung und somit der in die Heizstränge bzw. Heizkörper ein­ fließende Volumenstrom des Wärmeträgers wird über ein drucksensitives Stellglied geregelt. Auf das Stellglied wirkt in Schließrichtung eine Feder.

Die bekannten Zentralheizungen haben den Nachteil, dass die eingebauten Strangsperren, abhängig von der Durch­ flussmenge, unterschiedlich große Druckabfälle hervor­ rufen. Die Hysterese der Ventile nimmt zu oder ver­ schiebt sich, insbesondere die individuelle Temperatur­ einstellung der einzelnen Räume ist nicht gewährleis­ tet.

Arbeitet die Zentralheizung im Volllastbereich, so liegt im Leitungssystem eine hohe Fließgeschwindigkeit des Wärmeträgers vor. Mit der hohen Fließgeschwindig­ keit des Wärmeträgers ist ein hoher Druckabfall an den Strangsperren verbunden. Dies hat zur Folge, dass an den Ventilen für die Steuerung des Durchflusses des Wärmeträgers durch die Heizstränge ein geringerer Differenzdruck anliegt, somit aufgrund der Federkraft eine größere Differenzkraft aus Differenzdruck und Feder­ kraft auf das Stellglied in Schließrichtung wirkt. Das Stellglied wird infolgedessen in Schließrichtung ge­ drückt, sodass der Volumenstrom des einfließenden Wär­ meträgers abnimmt. Der dadurch bedingt verfrüht einset­ zende Ventilschluss bewirkt, dass die an den Ventilen eingestellte/gewünschte Raumtemperatur nicht erreicht wird. Um die gewünschte Raumtemperatur dennoch zu er­ halten, ist ein manuelles Nachregel an den Ventilen notwendig, was mit erhöhten Energieverbrauch und stei­ genden Kosten verbunden ist.

Ein ähnliches Phänomen ergibt sich für den Teillastbe­ reich der Zentralheizung. Aufgrund der jetzt herrschen­ den geringen Fließgeschwindigkeit des Wärmeträgers ist nur ein geringer Druckabfall an den Strangsperren zu beobachten. Dies hat zur Folge, dass an den in die Heizstränge eingebrachten Ventile ein höherer Druck an­ liegt, somit eine geringere Differenzkraft in Schließ­ richtung auf das Stellglied wirkt. Das Stellglied wird dadurch weniger in Schließrichtung gedrückt. Aufgrund des erhöhten Druckes schließen die Ventile zeitlich versetzt, also bei höheren Raumtemperaturen. Dies ist erneut mit erhöhtem Energieverbrauch und steigenden Kosten verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentral­ heizung für zu beheizende Räume gemäß der im Oberbeg­ riff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart wei­ terzubilden, dass unter Vermeidung der genannten Nachteile bei einfacher Konstruktion eine Energieein­ sparung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffs­ merkmalen gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch Einstellung eines nahezu konstanten Druckniveaus im Leitungssystem der Heizungsanlage, insbesondere an den Ventilen, eine hohe Energieeinsparung und Senkung der Betriebskosten möglich ist.

Nach der Erfindung ist daher jedem Heizstrang, unabhän­ gig von der Zahl der Heizkörper die der Heizstrang auf­ weist, ein Durchlaufbegrenzer zugeordnet, der in die Zu- oder Ablaufleitung eingebracht ist. Auf einfache Weise kann dadurch ein konstantes Druckniveau an den Ventilen gewährleistet werden.

Um die Konstruktion größerer Heizungsanlagen, bestehend aus Steigleitungen und mehreren Teilsträngen, zu er­ leichtern, erfolgt der Einbau der Durchlaufbegrenzer, nunmehr ausschließlich in den Zu- und Ablaufleitungen der Heizstränge. Die bisher verwendeten Strangsperren erübrigen sich.

Es ist dabei unerheblich, ob ein Heizstrang nur ein Heizkörper oder mehrere in Serie geschaltete Heizkörper enthält. Der Einbau der Durchflussbegrenzer in den Heizstrang kann sowohl in der Zulaufleitung, wahlweise vor oder nach einem Ventil, als auch in der Ablauflei­ tung, erfolgen.

Je nach Ausführung der Erfindung ist der Durchlauf­ begrenzer und das Ventil als eine Baueinheit ausge­ führt.

Die Durchlaufbegrenzer sind so dimensioniert, dass un­ abhängig von den vorliegenden Druckverhältnissen in der Heizungsanlage und insbesondere unabhängig von der Grö­ ße, Anzahl und Bauart der Heizkörper in einem Heiz­ strang an allen Durchlaufbegrenzern ein gleich großer Druckabfall realisiert wird.

Der Einbauort der Durchlaufbegrenzer in den einzelnen Teilsträngen einer Heizungsanlage kann für alle Stränge einheitlich oder auch unterschiedlich sein.

Damit eine gute Wartung der Anlage gewährleistet ist, werden die Duchflussbegrenzer austauschbar in das Lei­ tungsnetz eingebracht.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Durchlaufbegrenzer so ausgelegt, dass unabhängig von den vorliegenden Druckverhältnissen und insbesondere unabhängig von der Größe, Anzahl und Bauart der Heiz­ körper eines Heizstranges an allen Durchlaufbegrenzern ein gleich großer Druckabfall realisiert wird. Dies ist dann wichtig, wenn verschieden große Heizkörper verwen­ det werden, die von unterschiedlich viel Wärmeträgern pro Zeiteinheit durchströmt werden. Der Durchlauf­ begrenzer ist daher im Hinblick auf seine Größe in Ab­ hängigkeit der Größe des Heizkörpers und in Abhängig­ keit des Drucks im Leitungsnetz ausgelegt.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der fol­ genden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer Zentral­ heizung in einem Gebäude bestehend aus mehre­ ren Etagen nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist schematisch ein Gebäude 2 dargestellt, das einen Wirtschaftsraum 4 in der Kelleretage zur Auf­ nahme der Wärmequelle 6 und drei beheizte Etagen 8a bis 8c umfasst, nämlich Erdgeschoß 8a, erstes Obergeschoß 8b und zweites Obergeschoß 8c. In dem Gebäude 2 sind drei Teilstränge 12a bis 12c eingebracht, die Teil ei­ ner Zentralheizung 10 nach der Erfindung sind. Der Teilstrang 12a erstreckt sich im Erdgeschoß 8a, der Teilstrang 12b im ersten Obergeschoß 8b und der Teil­ strang 12c im zweiten Obergeschoß 8c.

Die Teilstränge 12a bis 12c weisen jeweils eine Vor­ laufleitung 18 und eine Rücklaufleitung 20 auf, die ge­ trennt voneinander verlaufen. Über die Steigleitungen 14 und 16, die ebenfalls einen Vorlauf und Rücklauf aufweisen, sind die Teilstränge 12a bis 12c mit der Wärmequelle 6 verbunden.

In jeder beheizten Etage 8a bis 8c sind drei Heizsträn­ ge 32 bis 36 an den entsprechenden Teilstrang 12a bis 12c angeschlossen. Jeder Heizstrang 32 bis 36 ist mit einer Zulaufleitung 24 an den Vorlauf 18 des zugeordne­ ten Teilstranges 12a bis 12c und einer Ablaufleitung 30 an den Rücklauf 20 des zugeordneten Teilstranges 12a bis 12c angeschlossen. Während die ersten beiden Heizstränge 32 und 34 jeweils nur einen Heizkörper 22 auf­ weisen, sind im dritten dargestellten Heizstrang 36 zwei Heizkörper 22 in Serie hintereinander angeordnet. Die Leitungsdurchmesser der Vorlaufleitung 18 und Rück­ laufleitung 20 eines Teilstranges 12a bis 12c sind i­ dentisch.

In der Zulaufleitung 24 eines jeden Heizstranges 32 bis 36 ist jeweils ein Thermostatventil 28 zur Regelung der Raumtemperatur eingebracht.

In der Zulaufleitung 24 oder der Ablaufleitung 30 eines jeden Heizstranges 32 ist ein Durchlaufbegrenzer 26 eingebaut. Der Einbauort der Durchlaufbegrenzer 26 in der Zulaufleitung 24 oder der Ablaufleitung 30 eines jeden Heizstranges 32 bis 36 ist innerhalb eines Teil­ stranges 12a bis 12c einheitlich, jedoch ist der Ein­ bauort unterschiedlich für jeden einzelnen der drei Teilstränge 12a bis 12c. Im Teilstrang 12a ist in jedem Heizstrang 32 bis 36 der Durchlaufbegrenzer 26 in der Zulaufleitung 24 dem Thermostatventil 28 nachgeschaltet und im Teilstrang 12b ist in jedem Heizstrang 32 bis 36 der Durchlaufbegrenzer 26 in der Zulaufleitung 24 dem Thermostatventil 28 vorgeschaltet. In dem Teilstrang 12c ist in jedem Heizstrang 32 bis 36 der Durchlauf­ begrenzer 26 in die Ablaufleitung 30 eingebracht und somit dem Thermostatventil 28 und dem Heizkörper 22 bzw. den Heizkörpern 22 nachgeschaltet.

Beispielsweise bei mehrheitlich geöffneten Thermostat­ ventilen 28 kommt es in der Zentralheizung 10 zu unter­ schiedlich hohen Fließgeschwindigkeiten des Wärmeträ­ gers. Durch das Vorsehen der Durchlaufbegrenzer 26 in der Zulaufleitung 24 oder Ablaufleitung 30 eines jeden Heizstranges 32 bis 36 stellt sich im wesentlichen eine konstante Durchflussgeschwindigkeit in der Zentralhei­ zung 10 ein. Aufgrund der nun im wesentlichen konstan­ ten Durchflussgeschwindigkeiten werden Druckschwankun­ gen innerhalb des Leitungssystems der Zentralheizung 10, insbesondere in den Zulaufleitungen 24 und Ablauf­ leitungen 30 eines jeden Heizstranges 32 und somit an den Thermostatventilen 28, vermieden. Infolgedessen bleibt die Hysterese der Thermostatventile 28 in Bezug zueinander unverändert. Dies hat den Vorteil, dass die Raumtemperatur präziser geregelt wird, somit ein manu­ elles Nachregeln der Raumtemperatur nicht mehr nötig ist und folglich Energieeinsparungen erzielt werden.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sich durch den dezentralen Einbau von Durchlaufbegrenzern in die Zulaufleitung 24, wahlweise vor oder nach dem Ther­ mostatventil 24, bzw. in die Ablaufleitung 30 eines je­ den Heizstranges 32 erheblich Energie sparen lässt.

Bezugszeichenliste

2

Gebäude

4

Wirtschaftsraum

6

Wärmequelle

8

a-

8

c Etagen

10

Zentralheizung

12

a-

12

c Teilstränge

14

Steigleitung Vorlauf

16

Steigleitung Rücklauf

18

Vorlaufleitung eines Teilstranges

20

Rücklaufleitung eines Teilstranges

22

Heizkörper

24

Zulaufleitung eines Heizstranges

26

Durchlaufbegrenzer

28

Thermostatventil

30

Ablaufleitung eines Heizstranges

32

erster Heizstrang

34

zweiter Heizstrang

36

dritter Heizstrang

Claims (14)

1. Zentralheizung (10) für zu beheizende Räume eines oder mehrerer Gebäude (2) mit einem Leitungsnetz mit Vor- und Rücklaufleitungen (18, 20), zumindest einem im Leitungsnetz angeordneten Durchlauf­ begrenzer (26), einem Fluid als Wärmeträger im Leitungsnetz, mehrere jeweils an das Leitungsnetz über Zu- und Ablaufleitungen (24, 30) angeschlos­ sene Heizstränge (32), die jeweils ein Ventil (28) zur Regelung/Steuerung der Raumtemperatur und min­ destens einen Heizkörper (22) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Heizstrang (32) ein Durchlaufbegrenzer (26) zugeordnet ist, der in die Zu- oder Ablaufleitung (24, 30) eingebracht ist.

2. Zentralheizung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Leitungsnetz aus mehreren, ins­ besondere in unterschiedlichen Etagen (8a bis 8c) eines Gebäudes (2) angeordneten, Teilsträngen (12a bis 12c) besteht, an denen die Heizstränge (32) angeschlossen sind.

3. Zentralheizung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Teilstränge (12a bis 12c) über Versorgungsleitungen (14, 16), wie z. B. Steiglei­ tungen, versorgt werden.

4. Zentralheizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Durchlaufbegrenzer (26) ausschließlich in die Zu- oder Ablaufleitungen (24, 30) der Heizstränge (32) eingebracht sind.

5. Zentralheizung nach einem der vorangehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Durch­ laufbegrenzer (26) in die Zulaufleitung (24) eines Heizstranges (32) eingebaut ist.

6. Zentralheizung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Durchlaufbegrenzer (26) dem Ventil (28) vorgeschaltet ist.

7. Zentralheizung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Durchlaufbegrenzer (26) dem Ventil (28) nachgeschaltet ist.

8. Zentralheizung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Durchlaufbegrenzer (26) in die Ablaufleitung (30) eines Heizstranges (32) eingebaut ist.

9. Zentralheizung nach Anspruch 2 und insbesondere einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, dass der Einbauort der Durchlaufbegrenzer (26) in der Zu- oder Ablaufleitung (24, 30) der Heizstränge (32) für alle Heizstränge (32) eines Teilstranges (12a bis 12c) einheitlich ist.

10. Zentralheizung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Einbauort der Durchlaufbegren­ zer (26) in der Zu- oder Ablaufleitung (24, 30) der Heizstränge (32) in zumindest zwei Teilsträn­ gen (12a bis 12c) unterschiedlich ist.

11. Zentralheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbauort der Durchlaufbegrenzer (26) in der Zu- oder Ablauflei­ tung (24, 30) der Heizstränge (32) für alle Heiz­ stränge (32) im Leitungssystem einheitlich ist.

12. Zentralheizung nach einem der vorangehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Durch­ laufbegrenzer (26) austauschbar in das Leitungs­ netz eingebracht ist.

13. Zentralheizung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (28) und der Durchlaufbegrenzer (26) eine Bauein­ heit bilden.

14. Zentralheizung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durch­ laufbegrenzer (26) so ausgelegt sind, dass unab­ hängig von den vorliegenden Druckverhältnissen und insbesondere unabhängig von der Größe, Anzahl und Bauart der Heizkörper (22) eines Heizstranges (32) an allen Durchlaufbegrenzern (26) ein gleich gro­ ßer Druckabfall realisiert wird.