DE102009010493A1

DE102009010493A1 - Heizungsanlage für Gebäude

Info

Publication number: DE102009010493A1
Application number: DE102009010493A
Authority: DE
Inventors: Heinz Eckard Beele; Bernhard Henke
Original assignee: Theodor Heimeier Metallwerk GmbH
Current assignee: Theodor Heimeier Metallwerk GmbH
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2010-09-02

Abstract

Bei einer Heizungsanlage für Gebäude mit mindestens einem Brennwertheizkessel, mit mindestens einer Heizmittelpumpe, mit einer Heizmittelvorlaufleitung, mit einer Heizmittelrücklaufleitung und mit mindestens einem Heizkörper, ist zur Gewährleistung eines optimalen Brennwertbetriebes unter allen Installations- und Betriebsbedingungen mit einfachen Mitteln mindestens ein Rücklauftemperaturbegrenzerventil in der Heizmittelrücklaufleitung angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage für Gebäude mit einem Brennwertheizkessel, mit einer Heizmittelpumpe, mit einer Heizmittelvorlaufleitung, mit einer Heizmittelrücklaufleitung und mit mindestens einem Heizkörper.
Derartige Heizungsanlagen für Gebäude sind als allgemein übliche Lösung für die Beheizung einzelner Gebäude bekannt. Die Verwendung von Brennwertheizkesseln stellt mittlerweile auch eine übliche Lösung zur Energieoptimierung derartiger Heizungsanlagen im Rahmen von Renovierungsmaßnahmen dar. Aufgrund ihres sehr guten Wirkungsgrades wird sie auch im Neubau häufig eingesetzt.
Wie aus der Internetfundstelle www.brennwert.de/index.asp?art=brennwert_optimieren vom 31.01.2009 hervorgeht, ist es notwendig die Rücklauftemperatur der Heizungsanlage möglichst weit zu reduzieren, um die Effektivität der Brennwertheizung zu optimieren. Damit sind bei den bisher bekannten Heizungsanlagen den Rücklauftemperaturen Grenzen gesetzt, die bei einer Gasfeuerung weniger als 50°C und bei einer Ölfeuerung weniger als 40°C betragen. Erst bei diesen Temperaturen wird eine vollständige Kondensation erreicht und der höchste Wirkungsgrad erzielt.
Bisher wurde versucht, diese Betriebsvoraussetzungen zur Optimierung einer Brennwertheizanlage durch die Berechnung der Anlagenhydraulik zu erfüllen. Da diese Berechnungen regelmäßig modellbasiert erfolgen, können sie jedoch nicht bei allen Installations- und Betriebsvoraussetzungen den optimalen Betrieb der Heizungsanlage gewährleisten. Eine weitere bekannte Alternative stellt der hydraulische Abgleich der Heizungsanlage durch Verwendung voreinstellbarer Thermostatventile dar. Durch die Voreinstellmöglichkeit dieser Ventile kann der vorlaufseitige Heizmittelzufluß zu den Heizkörpern auf einen vorgegebenen Wert begrenzt werden. Auch dieses stellt jedoch nur eine begrenzt wirksame hydraulische Maßnahme dar, welche ebenfalls nicht unter allen Installations- und Betriebszuständen den optimalen Betrieb der Heizungsanlage mit einem Brennwertheizkessel gewährleistet. Insbesondere bei höheren Vorlauftemperaturen und bei Fehlbedienungen durch den Nutzer wird die gewünschte niedrige Rücklauftemperatur nicht erreicht, es erfolgt keine Kondensation, der Wirkungsgrad sinkt und der Energieverbrauch steigt.
Die Verwendung von Rücklauftemperaturbegrenzerventilen ist bei so genannten Flächenheizungen, die üblicherweise als Fußbodenheizungen ausgelegt sind, bekannt. Die Verwendung derartiger Rücklauftemperaturbegrenzerventile bei normalen Heizkörpern ist bei Fernheizungssystemen bekannt. Der Grund für die Verwendung von Rücklauftemperaturbegrenzerventilen in solchen Systemen ist die optimale Nutzung der Wärmekapazität des Heizmittels in Fernheizungssystemen, um die Leitungskapazität optimal zu nutzen und die Transportkosten für das Heizmittel über die vergleichsweise langen Heizmittelleitungen in Fernheizungssystemen zu reduzieren.
Die Erfindung hat die Aufgabe eine Heizungsanlage für Gebäude zu schaffen, die unter allen Installations- und Betriebsbedingungen einen optimalen Betrieb des Brennwertheizkessels unter energetischen Gesichtspunkten mit einfachen Mitteln gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens ein Rücklauftemperaturbegrenzerventil in der Heizmittelrücklaufleitung angeordnet ist.
Durch dieses Rücklauftemperaturbegrenzerventil wird unter allen Installations- und Betriebsbedingungen die Rücklauftemperatur auf einen vorab eingestellten Maximalwert begrenzt, der unterhalb der maximal zulässigen Rücklauftemperatur für einen energieoptimierten Brennwertbetrieb des Brennwertheizkessels liegt. Dies ist bei einem Brennwertheizkessel ein Rücklauftemperaturgrenzwert von weniger als 50°C mit Gasfeuerung und von weniger als 40°C mit Ölfeuerung der Fall. Mit diesen Maßnahmen wird unabhängig von der voreingestellten Vorlauftemperatur und unabhängig von dem jeweiligen heizkörperbezogenen Wärmebedarf zur Beheizung der einzelnen Räume, die Rücklauftemperatur wirkungsvoll auf diese voreingestellten Grenzwerte begrenzt, so dass der Brennwertheizkessel jeweils in seinem optimalen Betriebspunkt betrieben werden kann.
Diese erfindungsgemäßen Maßnahmen reduzieren den Aufwand zur modellbasierten Berechnung der Anlagenhydraulik und der erfindungsgemäße Erfolg wird sowohl mit als auch ohne die Verwendung von Heizkörperventilen, mit und ohne Voreinstellung, erzielt. Selbst bei der Verwendung handbetätigter Ventile ist die erfindungsgemäße Lösung wirksam.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden im Folgenden anhand der Unteransprüche näher erläutert.
So ist es besonders vorteilhaft, wenn jedem Heizkörper jeweils ein Rücklauftemperaturbegrenzerventil zugeordnet ist, so dass nennenswerte Rücklauftemperaturabweichungen sich in der gesamten Heizmittelrücklaufleitung nicht ergeben. Das Heizkörperventil kann vorteilhaft ein Thermostatventil sein, um die Einstellung der Raumtemperatur zu ermöglichen.
Um den Installationsaufwand für das Rücklauftemperaturbegrenzerventil gering zu halten, kann das Heizkörperventil in der Heizmittelvorlaufleitung angeordnet sein, so dass sich an jedem Heizkörper beispielsweise vorlaufseitig ein Heizkörperventil und rücklaufseitig ein Rücklauftemperaturbegrenzerventil befindet. Das Heizkörperventil kann aber auch rücklaufseitig montiert sein. Die Heizmittelpumpe kann sowohl in der Heizmittelvorlaufleitung als auch in der Rücklaufleitung angeordnet sein, so dass die Heizkörper einen hydraulischen Puffer für den Fall der Absperrung des Heizmittelrücklaufes aller Rücklauftemperaturbegrenzerventile darstellen.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn ein Verteiler für die Versorgung der Heizkörper vorgesehen ist und wenn am Verteiler in jeder Heizmittelrücklaufleitung ein Rücklauftemperaturbegrenzerventil angeordnet ist. Derartige Verteiler sind als solche bekannt und erleichtern die Installation der Heizungsanlage. Sofern derartige Verteiler vorgesehen werden, wird durch die Anordnung der Rücklauftemperaturbegrenzerventile an dem rücklaufseitigem Verteiler der entsprechende Installationsaufwand reduziert.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Heizungsanlage sind in der Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 Eine Heizungsanlage für Einzelgebäude mit einem zentralen Rücklauftemperaturbegrenzerventil in der Heizmittelrücklaufleitung.
2 Eine Heizungsanlage für Einzelgebäude mit mehreren Rücklauftemperaturbegrenzerventilen jeweils zugeordnet zu den Heizkörpern.
3 Eine Heizungsanlage für Einzelgebäude mit einem zusätzlichen Verteiler für die einfache Installation der Rohrleitungen zu den Heizkörpern mit mehreren Rücklauftemperaturbegrenzerventilen jeweils angeordnet am Rücklauf des Verteilers.
In der 1 weist die Heizungsanlage für Gebäude einen Brennwertheizkessel (1) auf. In einer Heizmittelvorlaufleitung (3) der Heizungsanlage ist eine Heizmittelpumpe (2) angeordnet, die das Heizmittel vom Brennwertheizkessel (1) durch die Heizmittelvorlaufleitung (3) zu Heizkörpern (5) pumpt.
Den Heizkörpern (5) sind heizmittelvorlaufseitig jeweils Heizkörperventile (6) zugeordnet, die als Thermostatventile ausgebildet sind und durch thermostatische Regler oder elektronische Regler und/oder Stellantriebe betätigt werden und in so fern die Einstellung der gewünschten Raumtemperatur ermöglichen. Nachdem das Heizmittel die Heizkörper (5) durchströmt hat, gelangt es über eine Heizmittelrücklaufleitung (4) zum Brennwertheizkessel (1) zurück. In der Heizmittelrücklaufleitung (4) ist ein zentrales Rücklauftemperaturbegrenzerventil (7) angeordnet, das bei Unterschreitung der voreingestellten Rücklauftemperatur öffnet und den Rückfluss des Heizmittels zum Brennwertheizkessel (1) frei gibt. Solange die Rücklauftemperatur des Heizmittels oberhalb dieses voreingestellten Grenzwertes liegt, sperrt das Rücklauftemperaturbegrenzerventil (7) den Heizmittelzufluß zum Brennwertheizkessel (1).
Durch die Verwendung des Rücklauftemperaturbegrenzerventiles (7) in der Heizmittelrücklaufleitung (4) wird also unter allen Installations- und Betriebsbedingungen sichergestellt, dass unabhängig von einer am Brennwertheizkessel (1) voreingestellten Vorlauftemperatur der Rücklauf des Heizmittels zum Brennwertheizkessel (1) nur dann erfolgt, wenn die Rücklauftemperatur den voreingestellten Temperaturgrenzwert unterschreitet. Mit diesen Maßnahmen wird der tatsächliche Brennwertbetrieb des Brennwertheizkessels (1) im optimalen Betriebspunkt gewährleistet.
In der 2 sind gleiche oder gleich wirkende Anlagenteile mit denselben Bezugszeichen wie in der 1 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch im Unterschied zu der Heizungsanlage gemäß 1 kein zentrales Rücklauftemperaturbegrenzerventil (7) in der Heizmittelrücklaufleitung (4) verwendet, sondern stattdessen ist jedem Heizkörper (5) jeweils ein Rücklauftemperaturbegrenzerventil (7) zugeordnet. Diese individuelle Zuordnung der Rücklauftemperaturbegrenzerventile zu den einzelnen Heizkörpern (5) bietet den Vorteil, dass der Heizmittelrücklauf zum Brennwertheizkessel (1) üblicherweise nicht vollständig gesperrt wird, so dass die Heizmittelpumpe (2) im Allgemeinen immer Heizmittel pumpt und eine, wenn auch geringe, Massenstromzirkulation aufrecht erhalten bleibt. Im Einzelfall, falls der voreingestellte Temperaturgrenzwert der Heizmittelrücklauftemperatur überschritten ist, sperrt das jeweilige Rücklauftemperaturbegrenzerventil, das dem entsprechenden Heizkörper (5) zugeordnet ist. Die anderen Rücklauftemperaturbegrenzerventile (7) bleiben hiervon unbeeinflusst und ermöglichen den Rücklauf eines Teils des Heizmittels zum Brennwertheizkessel (1). Mit dieser Maßnahme erübrigt sich eine evtl. notwendige aufwendige Steuerung der Heizmittelpumpe (2), abhängig von dem Öffnungszustand eines zentralen Rücklauftemperaturbegrenzerventiles (7). Diese individuelle Regelung direkt am Heizkörper ist deshalb besonders vorteilhaft.
In der 3 sind gleiche oder gleich wirkende Anlagenteile mit denselben Bezugszeichen wie in den 1 und 2 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Heizkörper (5) durch so genannte Verteiler (8), die jeweils mit der Heizmittelvorlaufleitung (3) und der Heizmittelrücklaufleitung (4) verbunden sind, versorgt. Am rücklaufseitigen Verteiler (8) in der 3 unten sind die Rücklauftemperaturbegrenzerventile (7) angeordnet, die hydraulisch den jeweiligen Heizkörpern (5) zugeordnet sind. Mit diesen Maßnahmen ist keine zusätzliche Installation der Rücklauftemperaturbegrenzerventile (7) an den Heizkörpern (5) erforderlich. Vielmehr sind die den einzelnen Heizkörpern (5) zugeordneten Rücklauftemperaturbegrenzerventile (7) dem rücklaufseitigen Verteiler (8) räumlich zugeordnet bzw. in diese integriert und können so einfach gemeinsam mit dem rücklaufseitigen Verteiler (8) in der Heizungsanlage installiert werden. Dies vereinfacht den Installationsaufwand für die erfindungsgemäße Lösung erheblich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- www.brennwert.de/index.asp?art=brennwert_optimieren [0003]

Claims

Heizungsanlage für Gebäude mit mindestens einem Brennwertheizkessel (1), mit mindestens einer Heizmittelpumpe (2), mit mindestens einer Heizmittelvorlaufleitung (3), mit mindestens einer Heizmittelrücklaufleitung (4) und mit mindestens einem Heizkörper (5), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Rücklauftemperaturbegrenzerventil (7) in der Heizmittelrücklaufleitung (4) angeordnet ist.
Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Heizkörper (5) jeweils ein Rücklauftemperaturbegrenzerventil (7) zugeordnet ist.
Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (5) ein Heizkörperventil (6) aufweist.
Heizungsanlage nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizkörperventil (6) ein Thermostatventil ist.
Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizkörperventil (6) in der Heizmittelvorlaufleitung (3) angeordnet ist.
Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizkörperventil (6) in der Heizmittelrücklaufleitung (4) angeordnet ist.
Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verteiler (8) für die Versorgung der Heizkörper (5) vorgesehen ist und das am Verteiler (8) in den Heizkörperrücklaufleitungen (4) ein Rücklauftemperaturbegrenzerventil (7) angeordnet ist.