DE102017117704A1

DE102017117704A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Druckausgleich von Heizungsanlagen

Info

Publication number: DE102017117704A1
Application number: DE102017117704.3A
Authority: DE
Inventors: Didier Bodet
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2017-08-04
Filing date: 2017-08-04
Publication date: 2019-02-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Druckausgleich von Heizungskreisläufen (1), wobei im Heizungskreislauf (1) ein Drucksensor (6) sowie ein Überdruckventil (2) integriert sind, wobei das Überdruckventil (2) über eine Zuführleitung (7) in den oberen Bereich eines Auffangbehälters (5) führt, sowie einer Verbindung aus dem unteren Bereich des Auffangbehälters (5) und dem Heizungskreislauf (1), in der eine Pumpe (8) angeordnet ist, sowie einer Regelung (9), welche zumindest mit dem Drucksensor (6) und der Pumpe (8) verbunden ist, dass aus dem oberen Bereich des Auffangbehälters (5) eine Überströmleitung (11) führt und eine Füllleitung (12), in der sich ein Absperrventil (13) befindet, in den Auffangbehälter (5) führt, wobei das Absperrventil (13) mit der Regelung verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum hydraulischen Druckausgleich für Heizungsanlagen sowie ein Verfahren zum Betrieben derselben.
Heizungsanlagen unterliegen Druckschwankungen, die vorwiegend durch thermische Volumenänderungen bedingt sind. Daher verfügen Heizungsanlagen gemäß dem Stand der Technik über Ausdehnungsgefäße, welche in der Regel eine Stickstoffblase, die über eine Membran vom Hydraulikkreis getrennt ist, enthalten und mit dem Heizungskreislauf verbunden sind. Dehnt sich das Fluid aus, so wird die Stickstoffblase zusammengedrückt. Zieht sich das Fluid zusammen, so dehnt sich die Stickstoffblase aus, so dass letztendlich der hydraulische Druck wenig schwankt.
Aufgabe der Erfindung ist eine Alternative zum Ausdehnungsgefäß.
Aus DE 102016202478 ist eine Heizungsanlage bekannt, bei welcher anstelle eines Ausdehnungsgefäßes ein Auffangbehälter verwendet wird, welcher die Volumenänderung kompensiert. Der Behälter verfügt über einen beweglichen Deckel sowie einen Füllstandsensor, um gegebenenfalls Wassermangel zu detektieren und eine Nachfüllung initiierten zu können. Hierbei ergibt sich der Nachteil, dass der bewegliche Deckel insbesondere nach mehreren Betriebsjahren sich verklemmen kann.
Daher soll erfindungsgemäß eine Alternative zu Ausdehnungsgefäßen bei Heizgeräten entstehen, welches beim Auffangbehälter ohne bewegliche Teile auskommt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein siphonartiger Auffangbehälter vorgesehen und eine Druckerfassung im Heizungskreislauf ist. Bei zu geringem Druck im Heizungskreislauf wird mittels einer Pumpe Fluid aus dem Auffangbehälter in den Heizungskreislauf gepumpt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche. Erhöht sich beispielsweise trotz Pumpenlaufs der Druck im System nicht, so ist dies ein Indiz für Fluidmangel im Auffangbehälter, so dass dieser über eine Füllleitung befüllt wird.
Die Erfindung wird anhand der Figur näher erläutert.
1 zeigt einen Heizungskreislauf 1 mit einem Heizkörper 18 (Verbraucher) und einer skizzierten Heizung, bestehend aus einem Brenner 19 mit Wärmetauscher 14 sowie einer Umwälzpumpe 15. Im Heizungskreislauf 1 befinden sich ein Drucksensor 6 sowie ein Überdruckventil 2, von dem eine Zuführleitung 7 in den oberen Bereich eines Auffangbehälters 5 führt. Eine Ansaugleitung 20, an deren Ende ein Filter 10 angeordnet ist, mündet in den unteren Bereich des Auffangbehälters 5. Die Ansaugleitung 20 ist mit einer Pumpe 8 verbunden. Die Druckseite der Pumpe 8 ist über eine Leitung mit dem Heizungskreislauf 1 stromauf der Umwälzpumpe 15 verbunden. Im oberen Bereich des Auffangbehälters 5 ist eine Überströmleitung 11 angeordnet. Diese Überströmleitung 11 ist mit dem nicht dargestellten Abwassernetz verbunden. Ferner führt in den Auffangbehälter 5 eine Füllleitung 12, welche über ein Absperrventil 13 mit dem nicht dargestellten Frischwassernetz verbunden ist. Gemäß Norm EN1717 muss ein Rückfluss in die Füllleitung 12 ausgeschlossen sein. Zumindest der Drucksensor 6, die Pumpe 8 und das Absperrventil sind bezüglich der hier vorliegenden Erfindung mit einer Regelung 9 verbunden.
Für den Betrieb stellt die Höhe der Überströmleitung 11 der maximale Füllstand (max) im Auffangbehälter 5 dar; gelang mehr Fluid in den Auffangbehälter 5, so wird dieses über die Überströmleitung 11 abgeführt. Die Höhe des unteren Endes der Ansaugleitung 20 stellt zugleich den minimalen Füllstand (min) für den Betrieb der Pumpe 8 dar. Fällt der Füllstand darunter, kann die Pumpe kein Fluid ansaugen. Befindet sich der Füllstand zwischen diesen beiden vorgenannten Füllständen, so funktioniert der Auffangbehälter 5 wie ein Siphon.
Beim Betrieb der Heizung fördert die Umwälzpumpe 15 das Fluid, wobei es sich in der Regel um Wasser handelt, durch den Heizungskreislauf 1. Wärme wird dabei vom Wärmetauscher 14 an den thermischen Verbraucher 18 abgegeben. Der Drucksensor 6 erfasst den Druck p im Heizungskreislauf 1. Der Solldruck liegt in einem Bereich zwischen einem Minimaldruck p_min und einem Maximaldruck p_max. Überschreitet der Druck den vorbestimmten Druck p_max, so gibt das Überdruckventil 2 die Verbindung zur Zuführleitung 7 in den oberen Bereich des Auffangbehälters 5 frei, so dass Fluid aus dem Heizungskreislauf 1 in den Auffangbehälter 5 fließt bis das Überdruckventil 2 schließt, wenn der Druck einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
Unterschreitet der mittels des Drucksensors 6 gemessene Druck einen vorbestimmten minimalen Betriebsdruck p_min2, so fördert die Pumpe 8 Fluid aus dem Auffangbehälter 5 in den Heizungskreislauf 1. Der Füllvorgang wird beendet, wenn ein vorgegebener Druck im Heizungskreislauf erreicht wird; dieser Druck muss geringer sein als der Maximaldruck p_max, bei dem das Überdruckventil 2 öffnet.
Wird nach einer vorbestimmten Zeit Δt₁ während des Betriebs der Pumpe 8 kein Druckanstieg von dem Drucksensor 6 gemessen, so ist dies ein Indiz dafür, dass der Füllstand im Auffangbehälter 5 unter der Öffnung der Ansaugleitung 20 liegt. Dies kann bereits beim Pumpenstart der Fall sein oder auch erst zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen, wenn während des Pumpenbetriebs der minimale Füllstand (min) unterschritten wird. In diesem Fall wird das Absperrventil 13 geöffnet, um den Auffangbehälter 5 zu befüllen. Hierbei kann das Absperrventil 13 für eine zweite vorbestimmte Zeit Δt₂, die abhängig vom Volumen bis zum maximalen Füllstand ist, geöffnet werden. Eine Füllstanderfassung ist nicht notwendig, da bei überschüssigem Fluid dieses über die Überströmleitung 11 entweichen kann. Es ist jedoch nicht notwendig, dass beim Befüllen der maximale Füllstand erreicht wird.
Es kann vorkommen, dass über die Füllleitung 12 kein oder zu wenig Fluid strömt, wenn beispielsweise ein vorgeschaltetes Ventil geschlossen ist. In diesem Fall wird optional wenn nach einer dritten vorbestimmte Zeit Δt₃ nach dem Öffnen des Absperrventils 13 der Drucksensor 6 keinen Druckanstieg misst, die Vorrichtung abgeschaltet und eine Fehlermeldung ausgegeben.
Das Verfahren kann den Druck p auch in einem Bereich halten, der kleiner als der Bereich zwischen Minimaldruck p_min und Maximaldruck p_max ist, sich jedoch in diesem Bereich befindet. Demzufolge kann die Pumpe 8 erst Fluid fördern, wenn der Minimaldruck p_min erreicht ist oder bereits vorher bei dem vorbestimmten minimalen Betriebsdruck p_min2. Auch kann der Betrieb der Pumpe 8 erfolgen bis der Maximaldruck erreicht p_max ist oder bereits vorher. Es ist sinnvoll den Pumpenlauf vor Erreichen des Maximaldrucks p_max zu beenden, da beim Heizungsbetrieb durch die Erwärmung der Druck steigt.
So kann ein Solldruck p_soll und eine Spannbreite Δp vorgeben werden. $p_{min} < p_{min2} < p_{soll} - Δ p < p < p_{soll} + Δ p < p_{max}$
Der vorbestimmte minimale Betriebsdruck p_min2 sowie die Spannbreite Δp kann optional temperaturabhängig sein, um temperaturbedingte Druckschwankungen zu berücksichtigen.
Verunreinigungen können sich unten im Auffangbehälter 5 absetzen. Der Filter 10 am Eintritt in die Ansaugleitung 20 verhindert, dass diese Verunreinigungen in den Heizungskreislauf 1 gelangen.
Das Volumen des Auffangbehälters 1 muss an das Volumen des Heizungskreislaufs 1 angepasst sein. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn bei einem Volumen von 150 Litern im Heizungskreislauf 1 das Volumen des Auffangbehälters 2 Liter beträgt.
Über die Regelung 9 können entsprechende Informationen, insbesondere Störmeldungen, an der Anzeige der Heizung ausgegeben oder optional elektronisch an einen Installateur weitergeleitet werden.
Bezugszeichenliste

1: Heizungskreislauf
2: Überdruckventil
3
4
5: Auffangbehälter
6: Drucksensor
7: Zuführleitung
8: Pumpe
9: Regelung
10: Filter
11: Überströmleitung
12: Füllleitung
13: Absprerrventil
14: Wärmetauscher
15: Umwälzpumpe
16
17
18: thermischer Verbraucher
19: Brenner
20: Ansaugleitung

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 Patentliteratur

DE 102016202478 [0004]

Claims

Vorrichtung zum Druckausgleich von Heizungskreisläufen (1), wobei im Heizungskreislauf (1) ein Drucksensor (6) sowie ein Überdruckventil (2) integriert sind, wobei das Überdruckventil (2) über eine Zuführleitung (7) in den oberen Bereich eines Auffangbehälters (5) führt, sowie einer Verbindung aus dem unteren Bereich des Auffangbehälters (5) und dem Heizungskreislauf (1), in der eine Pumpe (8) angeordnet ist, sowie einer Regelung (9), welche zumindest mit dem Drucksensor (6) und der Pumpe (8) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem oberen Bereich des Auffangbehälters (5) eine Überströmleitung (11) führt und eine Füllleitung (12), in der sich ein Absperrventil (13) befindet, in den Auffangbehälter (5) führt, wobei das Absperrventil (13) mit der Regelung verbunden ist.
Vorrichtung zum Druckausgleich von Heizungskreisläufen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass stromab der Pumpe (8) eine Ansaugleitung (20) angeordnet ist, an oder in der ein Filter (10) angeordnet ist.
Verfahren zum Druckausgleich von Heizungskreisläufen (1), wobei im Heizungskreislauf (1) ein Drucksensor (6) sowie ein Überdruckventil (2) integriert sind, wobei das Überdruckventil (2) über eine Zuführleitung (7) in den oberen Bereich eines Auffangbehälters (5) führt, sowie einer Verbindung aus dem unteren Bereich des Auffangbehälters (5) und dem Heizungskreislauf (1), in der eine Pumpe (8) angeordnet ist, sowie einer Regelung (9), welche zumindest mit dem Drucksensor (6) und der Pumpe (8) verbunden ist, aus dem oberen Bereich des Auffangbehälters (5) eine Überströmleitung (11) führt, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der mittels des Drucksensors (6) gemessene Druck einen vorbestimmten minimalen Betriebsdruck p_min2 unterschreitet, die Pumpe (8) Fluid aus dem Auffangbehälter (5) in den Heizungskreislauf (1) fördert.
Verfahren zum Druckausgleich von Heizungskreisläufen (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (8) das Fördern des Fluides aus dem Auffangbehälter (5) in den Heizungskreislauf (1) beendet, wenn ein vorbestimmter Druck erreicht ist.
Verfahren zum Druckausgleich von Heizungskreisläufen (1) nach Anspruch 3 oder 4 mit einer Füllleitung (12), in der sich ein Absperrventil (13) befindet, welche in den Auffangbehälter (5) führt, wobei das Absperrventil (13) mit der Regelung (9) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs der Pumpe (8) der Verlauf des Drucks erfasst wird wenn nach einer ersten vorbestimmte Zeit Δt₁ der Drucksensor (6) keinen Druckanstieg misst, die Regelung (9) für eine zweite vorbestimmte Zeit Δt₂ das Absperrventil (13) öffnet.
Verfahren zum Druckausgleich von Heizungskreisläufen (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenn nach einer dritten vorbestimmte Zeit Δt₃ nach dem Öffnen des Absperrventils (13) der Drucksensor (6) keinen Druckanstieg misst, die Vorrichtung abgeschaltet und / oder eine Fehlermeldung ausgegeben wird.
Verfahren zum Druckausgleich von Heizungskreisläufen (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte minimale Betriebsdruck p_min2 und / oder der Druck p, bei welchem die Pumpe abgeschaltet wird, temperaturabhängig sind.