DE10121539A1 - Druckregler für Thermostatventile in Warmwasser-Heizungsanlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Thermostatventil zum Einregeln einer erforderlichen Heizmediummenge für einen Heizkörper, wobei im Thermostatventil ein Druckminderventil zur Einregelung eines maximalen Strömungsdrucks angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Druckminderventils zur Einregelung eines maximalen Strö­ mungsdrucks in einem Heizkörper sowie ein Thermostatven­ til zum Einregeln einer erforderlichen Heizmediummenge für einen Heizkörper.

Die Einregulierung von Warmwasser-Heizungsanlagen ist er­ forderlich, um sicherzustellen, daß alle Heizkörper des Ventilsystems, die für die Wärmeabgabe notwendigen Was­ sermengen erhalten. Dies erfolgt z. B. durch die Drosse­ lung der Wassermenge durch Querschnittsverengungen im Heizkörperventil bzw. in der Rücklaufverschraubung.

Um die erforderliche Wassermenge einzustellen, ist es notwendig, daß der Druck vor dem Heizkörperventil bekannt ist. In Altanlagen sind diese Angaben nur schwer zu er­ mitteln. Oft können die Werte nur geschätzt werden. Da die Schätzungen nur Annahmen sind, werden die Heizungsan­ lagen oft falsch eingestellt. Dies hat zur Folge, daß der jeweilige Heizkörper entweder unterversorgt wird und des­ halb seine erwünschte Heizleistung nicht erbringt oder zuviel Wasser bekommt, und dadurch andere Heizkörper zu­ wenig Wasser erhalten. Dieses Problem wird häufig durch überdimensionierte Pumpen ausgeglichen, was nachteilig zu erhöhten Energieverbräuchen und zu unangenehmen Ge­ räuschbildungen führt.

Ein weiteres Problem in Warmwasser-Systemen sind die un­ terschiedlichen Drücke, die sich während des Betriebs der Heizungsanlage durch sich schließende oder öffnende Ther­ mostatventile einstellen. Auf jeden Fremdwärmeeinfluß, wie der Betrieb von elektrischen Geräten oder Sonnenein­ strahlung, reagieren die Thermostatventile und verändern den Wasserfluß. Dadurch verändern sich die Drücke im Sy­ stem und haben Einfluß auf alle Heizkörper im System. Es ergeben sich die bereits oben genannten Folgen.

Ein Thermostatventil ist zum Beispiel aus der DE 197 55 036 bekannt. Das Thermostatventil ist für Hei­ zungsanlagen gedacht und weist einen Ventileinsatz auf, der gleichzeitig als Voreinsteller zur Begrenzung des Durchflusses des Heizmediums dient. Aus der EP 0 918 271 ist ebenfalls ein Thermostatventil bekannt. Keines der bekannten Thermostatventile löst für sich allein das oben geschilderte Problem.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Warmwasser- Heizungsanlagen dahingehend weiterzuentwickeln, daß eine unangenehme Geräuschbildung sowie Fehldimensionierung der benötigten Pumpenleistung vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfinderisch mit den Merkmalen der un­ abhängigen Ansprüche 1 und 6 gelöst. Vorteilhafte Ausge­ staltungen der jeweiligen Erfindungen ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke besteht dar­ in, ein Druckminderventil jedem Heizkörper vorzuschalten, so daß sich ein maximaler Druck vor dem Heizkörper ein­ stellt. Mittels eines Druckminderventils wird vorteilhaft der im Rohrleitungssystem kurz vor dem Thermostatventil oder hinter dem Thermostatventil bestehende Strömungs­ druck bzw. statische Druck derart heruntergeregelt, daß sich ein bestimmter maximaler Druck, wie z. B. 0,1 bar einregelt. Hierdurch wird sichergestellt, daß jedem Heiz­ körper die tatsächlich erforderliche Heizleistung bereit­ gestellt wird. Auch bei unterschiedlichen Betriebslasten im System wird sich der Volumenstrom bei voll geöffnetem Heizkörperventil, wie zum Beispiel eines Thermostatven­ tils, nicht verändern. Somit werden vorteilhaft alle Druckschwankungen im System an jedem Heizkörper ausgere­ gelt. Vorteilhaft läßt sich ein derartiges Druckminder­ ventil nachträglich in bestehende Anlagen problemlos ein­ bauen. Sofern das Druckminderventil von seinen Abmessun­ gen entsprechend ausgebildet ist, kann es zum Beispiel im Einlaß- oder Auslaßstutzen des Thermostatventils oder aber im Einlaßstutzen des Heizkörpers angeordnet bzw. eingeschoben werden.

Das Druckminderventil automatisiert den hydraulischen Ab­ gleich bei bestehenden oder neu zu konfigurierenden Hei­ zungsanlagen derart, daß Spezialkenntnisse und aufwendige Berechnungen fallen können. Dadurch wird die Bereit­ schaft, die notwendige Einregulierung entsprechend der bestehenden DIN-Normen durchzuführen, gesteigert und da­ mit der Komfort von Heizungsanlagen erhöht und ebenfalls vorteilhaft der Energieverbrauch gesenkt.

Es ist selbstverständlich möglich, jede Art von Druckmin­ derventilen für die Erfindung zu verwenden. So ist es ebenfalls Gegenstand der Erfindung, daß Druckminderventil direkt im Thermostatventil anzuordnen, wodurch das Ther­ mostatventil mit dem Druckminderventil zusammen eine Ein­ heit bilden, so daß sich die Montage des um eine weitere Funktion weitergebildeten Thermostatventils mit inte­ griertem Druckminderventil genauso einfach gestaltet wie die Montage eines zum Stand der Technik gehörenden Ther­ mostatventils.

Nachfolgend werden anhand von Figuren Druckminderventile sowie die Integration von Druckminderventilen in Thermo­ statventilen anhand von Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 und 2 Eine mögliche Ausführungsform eines Druckminderventils in zwei verschie­ denen Betriebszuständen;

Fig. 3 ein Thermostatventil mit einem im Auslaßstutzen angeordneten Druckmin­ derventil;

Fig. 4 ein Thermostatventil mit im Einlaß­ stutzen integrierten Druckminderven­ til.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Druckminderventil, welches ein Gehäuse 1 aufweist. Das Gehäuse 1 hat eine Bohrung 2, in der ein Ventilstellglied 4 axial beweglich gelagert ist. Im Gehäuse 1 ist eine Austrittsöffnung 3 vorgesehen, die mit der zylindrischen Bohrung 2 des Gehäuses 1 in Verbindung ist, so daß das durchströmende Medium von der Einlaßseite A zur Auslaßseite B gelangen kann. Der Pfeil gibt die Strömungsrichtung des fluiden Mediums an.

Sofern der Druck auf der Einlaßseite A kleiner oder gleich dem Druck auf der Auslaßseite B ist, drückt die Feder 5 das Ventilstellglied 4 vom Ventilsitz V gegen den Begrenzungsring 7. Das fluide Medium fließt in dieser Si­ tuation über den Überströmkanal 6a, 6b und 6c von der Einlaßseite um das Ventilstellglied 4 herum zur Auslaß­ seite 3. Übersteigt der Druck bei A einen bestimmten Grenzwert, der von der Federsteifigkeit der Feder 5 ab­ hängt, so wird das Ventilstellglied 4, welches zum Bei­ spiel ein Kolben sein kann, durch die Druckdifferenz P_Druckfeder - P_A in Richtung Ventilsitz V gedrückt und ver­ ringert den Öffnungsquerschnitt des Kanals 6c. Der Kolben 4 kann jedoch auch so gestaltet sein, daß zusätzlich oder alternativ ein Konus 4a vorhanden ist, der beim Verschie­ ben des Kolbens 4 in Durchflußrichtung die Bohrung 3 mehr oder weniger verschließt und somit der Öffnungsquer­ schnitt der Bohrung 3 verändert wird. Hierdurch erfolgt ein definierter Druckabbau im Überströmkanal, sofern der Kolben zur Qeuerschnittsveränderung des Überstromkanals eingesetzt wird. Sofern der Druck bei A unter den Grenz­ wert fällt, wird das Ventilstellglied 4 von der Ventilfe­ der 5 wieder in Richtung des Begrenzungsrings 7 ver­ stellt. Die Kanäle 6a, 6b und 6c können vorteilhaft Boh­ rungen sein, wobei die Bohrungen 6a und 6c zum Beispiel mittels Dichtungsschrauben 8 verschließbar sind. Die Dichtungsschrauben 8 können zudem derart ausgebildet wer­ den, daß sie den Öffnungsquerschnitt zwischen den Kanälen 6a und 6b beeinflussen, so daß der Volumenstrom im Über­ strömkanal unabhängig von der Position des Ventilstell­ gliedes 4 begrenzt werden kann.

Die Fig. 2 zeigt das Ventilstellglied 4, welches durch den erhöhten Druck bei A in Richtung Ventilsitz V ge­ stellt ist, in einer Position, wo es den Öffnungsquer­ schnitt des Kanals 6c verkleinert, wodurch der Druck bei B einreguliert bzw. verkleinert wird.

Die Fig. 3 und Fig. 4 zeigen ein Thermostatventil 9, 10, welches ein Ventilstellglied 9b mit einem daran befestig­ ten Dichtungselement 9c verfügt, welches über einen nicht dargestellten Verstellmechanismus gegen einen Ventilsitz A des Gehäuses 10 bewegbar ist. Mittels eines nicht dar­ gestellten Einstellknopfes kann der Stift 9a gegen eine ebenfalls nicht dargestellte Druckfeder verstellt werden, wodurch dem Thermostatventil vorgegeben werden kann, wel­ che Temperatur im Raum eingeregelt werden soll.

Je nachdem in welcher Stellung sich das Ventilstellglied 9b befindet, ändert sich der Öffnungsquerschnitt vom Be­ reich 11 hin zum Bereich A, so daß der Volumenstrom in Richtung Heizkörper 12 begrenzt wird. Das Druckminderven­ til 1 ist bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 3 im Auslaßstutzen des Thermostatventils angeordnet. Die Pfei­ le zeigen die Strömungsrichtung des fluiden Heizmediums an. Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 4 ist das Druckminderventil 1 im Einlaßstutzen 11 des Thermostat­ ventils angeordnet. Theoretisch könnte der Auslaßstutzen zur Minimierung des Platzbedarfs deutlich gekürzt werden.

Selbstverständlich ist es nicht erforderlich, die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Druckminderventile für den Ge­ genstand der Erfindung zu verwenden. Vielmehr ist es mög­ lich, alle gängigen Druckminderventile entsprechend zu dimensionieren, damit sie erfindungsgemäß eingesetzt wer­ den können. Ebenso ist es möglich, die Druckminderventile anders am oder im Thermostatventil anzuordnen, als dies mit den Fig. 3 und 4 dargestellt ist.

Claims (10)

1. Verwendung eines Druckminderventils zur Einregelung eines maximalen Strömungsdrucks in einem Heizkörper, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckminderventil im Ein- oder Auslaßstutzen eines Thermostatventils angeordnet ist.

2. Verwendung eines Druckminderventils zur Einregelung eines maximalen Strömungsdrucks in einem Heizkörper, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckminderventil zwischen einem Thermostatventil und dem Heizkörper angeordnet ist.

3. Verwendung eines Druckminderventils zur Einregelung eines maximalen Strömungsdrucks in einem Heizkörper nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckminderventil in den Einlaßstutzen des Heizkörpers einsetzbar ist, wobei Dichtungen vor und hinter dem Druckminderventil ange­ ordnet sind, die nach Anbau des Thermostatventils am Heizkörper ein Umströmen des Druckminderventils ver­ hindern.

4. Verwendung eines Druckminderventils zur Einregelung eines maximalen Strömungsdrucks in einem Heizkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckminderventil ein Gehäuse aufweist, in dem ein Ventilstellglied verschieblich gelagert ist, wobei eine Ventilfeder das Ventilstellglied druckbeaufschlagt, und daß ein Kanal im Gehäuse vorgesehen ist, über den das Heizmedium an dem Ventilstellglied vorbei strömen kann, wo­ bei in Abhängigkeit des Strömungsdrucks und/oder des statischen Drucks das Ventilstellglied den Strömungs­ querschnitt des Kanals verändert.

5. Verwendung eines Druckminderventils nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten einer Druckdifferenz, welche sich zwi­ schen dem Bereich vor und hinter dem Ventilstellglied aufgebaut wird, das Ventilstellglied derart verstellt wird, daß sich der Kanalquerschnitt zur Einregulie­ rung eines Drucks im Heizkörper ändert.

6. Thermostatventil zum Einregeln einer erforderlichen Heizmediummenge für einen Heizkörper, dadurch gekennzeichnet, daß im Thermostatventil ein Druckminderventil zu Einregelung eines maximalen Strömungsdrucks angeordnet ist.

7. Thermostatventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckminderventil im Ein- oder Auslaßstutzen des Thermostatventils an­ geordnet ist.

8. Thermostatventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckminderventil als bauliche Einheit in den Ein- oder Auslaßstutzen eines Thermostatventils einsetzbar ist.

9. Thermostatventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckminderventil ein Gehäuse aufweist, in dem ein Ventilstellglied verschieblich gelagert ist, wobei eine Ventilfeder das Ventilstellglied druckbeaufschlagt, und daß ein Kanal im Gehäuse vorgesehen ist, über den das Heizmedium an dem Ventilstellglied vorbei strömen kann, wo­ bei in Abhängigkeit des Strömungsdrucks und/oder des statischen Drucks das Ventilstellglied den Strömungs­ querschnitt des Kanals verändert.

10. Thermostatventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten ei­ ner Druckdifferenz, welche sich zwischen dem Bereich vor und hinter dem Ventilstellglied aufgebaut wird, das Ventilstellglied derart verstellt wird, daß sich der Kanalquerschnitt zur Einregulierung eines Drucks im Heizkörper ändert.