DE102005005733B3 - Regelsystem für Fussbodenheizung - Google Patents

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Abstract

Bei einem Regelsystem für Fußbodenheizungen, bei dem ein jeweiliges Einstell- bzw. Absperrventil (10) zur Regelung des Heizwasservolumenstroms durch die Fußbodenheizung (11) eines Raumes vorgesehen ist, ist dem Einstell- bzw. Absperrventil (10) ein den dem jeweiligen Raum zugeführten Heizwasservolumenstrom (1) in zwei Teile (2, 3) aufteilendes Ventil (5; 6) nachgeschaltet, wobei der erste Teil (3) des Heizwasservolumenstroms (1) direkt der Fußbodenheizung zugeführt wird, während der zweite Teil (2) des Heizwasservolumenstroms über ein thermostatisch geregeltes Regelventil der Fußbodenheizung zugeführt wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelsystem für Fußbodenheizungen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
  • Die Fußbodenheizung hat in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Auch in Mehrfamilienhäusern nutzt man die Vorteile eines wirtschaftlichen und energiesparenden Betriebs, günstiger raumlufthygienischer Verhältnisse, Behaglichkeit und eines zukunftorientierten, umweltfreundlichen Niedertemperatursystems.
  • Der Gesetzgeber stellt bestimmte Anforderungen an das Regelsystem einer Heizanlage. Geregelt werden:
    • 1. Heizwassertemperatur und
    • 2. Heizwasservolumenstrom
  • Die Heizwassertemperatur (Vorlauftemperatur) wird über eine zentrale Regelung einheitlich für das ganze Haus über die Außentemperatur und/oder eine andere Führungsgröße gesteuert.
  • Die Regelung des Heizwasservolumenstroms wird, wie ebenfalls vom Gesetzgeber vorgeschrieben, über selbsttätig wirkende Einrichtungen zur raumweisen Regelung der Raumtemperatur erreicht.
  • Das von der Führungsgröße „Raumlufttemperatur" beeinflusste Regelventil verändert den Heizwasservolumenstrom mit dem Ziel, die Wärmeabgabe des Fußbodens an den Raum zu verändern.
  • Bei Fußbodenheizung ist die bei Raumheizkörpern bekannte Art der raumweisen Temperaturregelung mit der Raumtemperatur als Führungsgröße in Ermangelung einer Alternative nicht ohne weiteres geeignet, da die Fußbodenheizung hierfür zu träge ist. Durch die bei modernen Fußbodenheizungen üblichen Bodenaufbauten wird die Veränderung der Wärmeabgabe erst nach ca. 2 Stunden wirksam. Diese Zeit zwischen Aktion des Regelventils und Beginn der Wirksamkeit auf den Raum nennt man Regelzeit oder Verzugszeit.
  • Diese nachteilige Wirkung dieser Verzugszeit wird durch das als „Selbstregeleffekt" bekannte physikalische Phänomen gemildert. Dieser natürliche Effekt reguliert die Leistungsabgabe der Heizfläche direkt proportional zur Temperaturdifferenz zwischen Heizflächentemperatur und Raumtemperatur. Dieser speziell bei der Fußbodenheizung wegen des geringen Temperaturunterschiedes sehr stark wirkende Effekt erfolgt unabhängig von regeltechnischen Anlagen und zeitgleich mit veränderten Raumtemperaturbedingungen. Das schlechte träge Verhalten des Regelventils wird vermindert.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das ein verbessertes Regelverhalten aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass bei einer Betrachtung der Wärmemenge, die dem Raum entsprechend der errechneten Heizlast zugeführt werden muss, um die geforderte Raumtemperatur zu erreichen, zwischen dem weitaus größeren Anteil permanent zuzuführender Wärme und einem geringen Anteil zu unterscheiden ist, der von äußeren Einflüssen wie z. B. Sonneneinstrahlung, Fremdwärme, Lüften usw. beeinflusst wird.
  • Gäbe es diese Störgrößen-Einflüsse nicht, so würde die für das ganze Haus der Außentemperatur angepasste Vorlauftemperatur ausreichend sein. Eine zusätzliche raumweise Regelung wäre nicht notwendig.
  • Der Anteil des Heizwasservolumenstroms, der der permanent zugeführten Wärmemenge entspricht, sollte nicht durch ein träges Regelventil beeinflusst werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Regelsystem wird der Heizwasservolumenstrom mit einem Ventil in einem frei wählbaren Verhältnis in zwei Teil-Volumenströme geteilt wird, wobei jeder Teil-Volumenstrom durch eine andersartige Regelgröße beeinflusst werden kann. Diese zwei Volumenströme können zwischen 0–100% variiert werden, wobei der erste Teil des Heizwasservolumenstroms direkt der Fußbodenheizung zugeführt wird, während der zweite Teil des Heizwasservolumenstroms über ein thermostatisch gesteuertes Regelventil der Fußbodenheizung zugeführt wird.
  • Bei einer Ausführungsform ist das Ventil so ausgebildet, dass es eine Einstellung der proportionalen Anteile des der Fußbodenheizung direkt zugeführten ersten Teils des Heizwasservolumenstroms und des über das thermostatisch gesteuerte Regelventil zugeführten zweiten Teils des Heizwasservolumenstroms ermöglicht.
  • Hierbei kann das Ventil eine feste Einstellung der proportionalen Anteile des ersten und zweiten Teils des Heizwasservolumenstroms ergeben, oder die proportionalen Anteile des Heizwasservolumenstroms können einstellbar sein.
  • Im ersten Fall kann das Ventil eine feste Blende aufweisen, die den zweiten Teil des der Fußbodenheizung zugeführten Heizwasservolumenstroms bestimmt.
  • Im zweiten Fall kann das Ventil selbst eine Einstellmöglichkeit für die Größe der zwei Teil-Volumenströme haben, oder es kann zwischen dem Ventil und dem Einlass der Fußbodenheizung ein weiteres Einstellventil für den ersten Teil des der Fußbodenheizung direkt zugeführten Heizwasservolumenstroms angeordnet sein.
  • Das Ventil kann bei einer Ausführungsform fernsteuerbar sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können das Einstell- bzw. Absperrventil, das Ventil und das thermostatisch gesteuerte Regelventil und das Einstellventil in einem gemeinsamen Ventilblock angeordnet sein, der einen Ausgang aufweist, an dem die ersten und zweiten Teile des Heizwasservolumenstroms miteinander vereinigt werden und der mit der Fußbodenheizung verbunden ist.
    •
  • Die Erfindung wird nachfolgende anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.
  • In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine erste Ausführungsform des Regelsystems mit fester Einstellung der Teil-Volumenströme,
  • 2 eine Ausführungsform des Regelsystems mit veränderlichen Einstellung der Teil-Volumenströme,
  • 3 eine weitere Ausführungsform des Regelsystems mit veränderlicher Einstellung der Teil-Volumenströme,
  • In 1 ist eine erste Ausführungsform des Regelsystems gezeigt.
  • Bei dieser Ausführungsform des Regelsystems ist der Auslass des Einstell- bzw. Absperrventils 10 mit einem Ventil 6 verbunden, dass den Heizwasservolumenstrom 1 vom Vorlauf in zwei Teil-Heizwasservolumenströme 2, 3 aufteilt, von denen ein Volumenstrom 3 direkt der Fußbodenheizung 11 zugeführt wird, die mit dem Rücklauf 12 des Heizungssystems verbunden ist. Das Ventil 6 ist in diesem Fall durch eine Blende gebildet, die eine feste Aufteilung des Heizwasservolumenstroms 1 in die zwei Teilströme 2, 3 bewirkt. Der Teil-Volumenstrom 2 wird über ein thermostatisch gesteuertes Regelventil 4 ebenfalls dem Einlass der Fußbodenheizung 11 zugeführt. Damit ist bei dieser Ausführungsform die proportionale Aufteilung des Heizwasservolumenstroms 1 in die zwei Teilströme 2, 3 konstruktiv fest vorgegeben.
  • Demgegenüber ist bei der Ausführungsform nach 2 das Ventil durch ein Ventil 5 gebildet, dass entweder von außen zu betätigen oder fernsteuerbar ist. Die Funktion dieses Ventils 5 ist die gleiche wie bei der Ausführungsform nach 1, doch ist hier eine Einstellbarkeit der Aufteilung der Teil-Volumenströme 2, 3 gegeben. Hierbei kann der über das thermostatisch gesteuerte Regelventil 4 fließende Anteil entweder zu 0 oder zu 100 % gemacht werden.
  • Der Anteil des zweiten Volumenstroms soll umso größer sein, je mehr Störgrößen, wie Fremdwärme, Sonneneinstrahlung, Himmelsrichtung usw. das Raumklima des einzelnen Raumes beeinflussen können.
  • Veränderungen sind später durch ein geändertes Nutzerverhalten möglich, die eine Veränderung des Einstellungsverhältnisses nach sich zieht.
  • Die Führungs- oder Regelgröße, die den Antrieb des Ventils 5 bzw. 7 steuert, ist eine andere wie die des Antriebs für das Ventil 4. Der Antrieb des thermostatisch gesteuerten Ventil 4 kann ein thermostatischer Fernfühler, ein elektrischer Stellmotor oder eine Schaltuhr sein.
  • Den hydraulischen Abgleich, das heißt die Einstellung des Gesamt-Heizwasservolumenstroms 1 zur Deckung der Heizlast des Raumes wird durch eine Betätigung des Ventils 10 erreicht. Gleichzeitig kann hiermit das Gesamt-Heizwasservolumen abgesperrt werden.
  • Bei der Ausführungsform nach 3 wird das gleiche Ventil 6 wie in 1 mit einer festen Blende verwendet (wobei jedoch auch das Ventil 5 wie in 4 verwendet werden kann), doch ist auf dem Weg des ersten Teil-Volumenstroms 3 ein einstellbares Ventil 7 angeordnet, das eine Einstellung dieses ersten Teil-Volumenstroms ermöglicht.
  • Die Führungs- oder Regelgrößen, die den Antrieb des Ventils steuern, sind die Oberflächentemperatur des Bodens oder die Estrichtemperatur (Ladezustand) oder die Temperatur des Heizmediums.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind sämtliche in den 1 bis 3 gezeigten Ventilelemente 10, 5/6, 4 und gegebenenfalls 7 zu einem einzigen Ventil-Block vereinigt, der einerseits mit dem Vorlauf und andererseits mit der Fußbodenheizung verbunden ist, so dass sonst bei Fußbodenheizungen in Wohnungen verwendete umfangreiche Verteiler entfallen können und durch ein einfaches Ring- oder Stichleitungssystem ersetzt werden können.
  • Durch die Anordnung in einem gemeinsamen Ventilblock können die Ventilkegel unterschiedlicher Ventile, wie das Ventil 4 und 7, durch eine gemeinsame Spindel betätigt werden, zum Beispiel die Spindel eines elektrischen Regelantriebs mit kombinierten Meß- und Steuerbefehlen oder für Frostschutz- bzw. Notbetrieb-Einstellungen.

Claims (8)

  1. Regelsystem für Fußbodenheizungen, bei dem ein jeweiliges Einstell- bzw. Absperrventil (10) zur Regelung des Heizwasservolumenstroms durch die Fußbodenheizung (11) eines Raumes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Einstell- bzw Absperrventil (10) ein den dem jeweiligen Raum zugeführten Heizwasservolumenstrom (1) in zwei Teile (2, 3) aufteilendes Ventil (5; 6) nachgeschaltet ist, wobei der erste Teil (3) des Heizwasservolumenstroms (1) direkt der Fußbodenheizung zugeführt wird, während der zweite Teil (2) des Heizwasservolumenstroms über ein thermostatisch gesteuertes Regelventil (4) der Fußbodenheizung (11) zugeführt wird.
  2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (5; 6) zur Einstellung der proportionalen Anteile des der Fußbodenheizung (11) direkt zugeführten ersten Teils (3) des Heizwasservolumenstroms und des über das thermostatisch gesteuerte Regelventil zugeführten zweiten Teils (2) des Heizwasservolumenstroms ausgebildet ist.
  3. Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (6) eine feste Einstellung der proportionalen Anteile des ersten und zweiten Teils (3, 2) des Heizwasservolumenstroms aufweist.
  4. Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die proportionalen Anteile des Heizwasservolumenstroms durch das Ventil (5) einstellbar sind.
  5. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (6) eine feste Blende aufweist, die den zweiten Teil (2) des der Fußbodenheizung (11) zugeführten Heizwasservolumenstroms bestimmt.
  6. Regelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventil (5; 6) und dem Einlass der Fußbodenheizung (11) ein weiteres Einstellventil (7) für den ersten Teil (3) des Heizwasservolumenstroms angeordnet ist.
  7. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (5) fernsteuerbar ist.
  8. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstell- bzw. Absperrventil (10), das Ventil (5; 6) und das thermostatisch gesteuerte Regelventil (4) sowie Einstellventil (7) in einem gemeinsamen Ventilblock angeordnet sind, der einen Ausgang aufweist, an dem die ersten und zweiten Teile (3, 2) des Heizwasservolumenstroms miteinander vereinigt werden.
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