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Die Erfindung betrifft eine Heizanlage und/oder Kühlanlage mit mindestens einer
Wärmequelle, die insbesondere als Brennwertkessel oder Kondensatkessel oder Wärmepumpe
oder Wärmetauscher einer Fernheizanlage ausgebildet ist, zur Erwärmung und/oder
Abkühlung eines Wärmeträgermediums und mit einem Verteiler mit einer Vorlauf-Kammer, die über
eine Vorlaufleitung mit einer Wärmequelle verbunden ist, und einer Rücklauf-Kammer, die
über eine Rücklaufleitung mit der Wärmequelle verbunden ist, wobei in mindestens einer
dieser Leitungen ein die Durchsatzmenge des Wärmeträgermediums begrenzendes
Strangregulierventil angeordnet ist und an diese Kammern des Verteilers Verbraucherkreis-
Vorlaufleitungen und/oder Verbraucherkreis-Rücklaufleitungen von jeweils eine
Umlaufpumpe aufweisenden Verbraucherkreisen anschließbar sind und die Rücklauf-Kammer mit der
Vorlauf-Kammer über ein Druckausgleichsventil verbunden ist, dessen Durchlaßrichtung von
der Rücklauf-Kammer zur Vorlauf-Kammer gerichtet ist.
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Obwohl die Zielrichtung der Erfindung in erster Linie Heizanlagen sind, sollen auch
Kühlanlagen bzw. kombinierte Heiz- und Kühlanlagen umfaßt sein. Der Begriff Wärmeträgermedium
ist somit allgemein auch als ein Kältemittel umfassend zu verstehend und eine Wärmequelle
kann somit auch eine Einrichtung zum Abkühlen des Wärmeträgermediums umfassen.
Verbraucherkreise sind bei Heizanlagen Heizkreise und bei Kühlanlagen Kühlkreise und bei
kombinierten Heiz- und Kühlanlagen können dies sowohl Heiz- als auch Kühlkreise sein.
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Eine Heizanlage der eingangs genannten Art ist aus der AT 406 081 B bekannt. Die
Wärmequelle dieser Heizanlage ist ein Brennwertkessel oder Kondensatkessel oder ein
Wärmetauscher einer Fernheizanlage. Bei solchen Wärmequellen kommt es jeweils auf eine möglichst
niedrige Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums an, wie in dieser Schrift beschrieben
ist. Um die maximale Durchsatzmenge des Wärmeträgermediums durch die Wärmequelle zu
regulieren ist ein Strangregulierventil in der Rücklaufleitung oder in der Vorlaufleitung der
Wärmequelle angeordnet. Die einzelnen, an den Verteiler angeschlossenen
Verbraucherkreise weisen jeweils eine Umlaufpumpe auf. Das Strangregulierventil ist als vorgegebene
Querschnittsverengung oder Drossel anzusehen, die hinsichtlich ihres Querschnittes
während des Betriebs der Anlage üblicherweise nicht beeinflußbar ist. Es können auch
Strangregulierventile mit Differenzkapillarrohr eingesetzt werden, deren Öffnungsquerschnitt sich in
Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung
ändert. Bei der Installation der Heizanlage wird die maximale Durchsatzmenge durch das
Strangregulierventil vom Fachmann eingestellt und die für eine Anlage eingestellten
Strangregulierventile sind in der Regel auch plombiert. Wenn während des Betriebs der Anlage die
Drehzahl einer Umlaufpumpe eines Heizkreises verändert wird, so dient das
Druckausgleichsventil dazu, den Wärmehaushalt und die Wärmebilanz dieser Heizanlage
ordnungsgemäß aufrecht zu erhalten, wie in der AT 406 081 B beschrieben ist. Ein
Druckausgleichsventil im Sinne der AT 406 081 B und auch im Sinne der gegenständlichen Schrift weist eine
Sperrichtung auf, in die das Ventil jedenfalls sperrt, auch bei Druckunterschieden. In
Durchlaßrichtung sperrt das Druckausgleichsventil bis zu einer einstellbaren Druckdifferenz und
öffnet bei einem Überschreiten dieser voreingestellten Druckdifferenz.
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Obwohl sich die Einrichtung der AT 406 081 B als vorteilhaft und in der Praxis zuverlässig
arbeitend erwiesen hat, auch nach Änderungen in den Verbraucherkreisen, stellt sich die
Erfindung die Aufgabe, die Effizienz und Flexibilität der Anlage weiter zu erhöhen.
Erfindungsgemäß gelingt dies durch eine Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Es können dadurch den Temperaturerfordernissen im Hinblick auf die jeweils
angeschlossenen Verbraucherkreise flexibel Rechnung getragen werden und auch niedrigere Werte für
die Rücklauftemperatur zur Wärmequelle einer Heizanlage können erreicht werden. Die
Rückschlagventile können hierbei außerhalb der Kammern vorgesehen sein oder in einer
vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung als in den Verteiler integrierte
Rückschlagklappen ausgebildet sein. Ebenso kann das Druckausgleichsventil in den Verteiler integriert sein
oder außerhalb desselben angeordnet werden. Ein Druckausgleichsventil kann auch
mehrere solcher parallel geschalteter Ventile umfassen, die eventuell verschiedene
Durchsatzquerschnitte aufweisen können und/oder auf unterschiedliche Ansprechwerte eingestellt
sind. Als Druckausgleichsventile können herkömmliche federbelastete
Druckausgleichsventile verwendet werden. Es ist aber auch möglich Druckausgleichsventile einzusetzen, die über
Druckfühler elektronisch gesteuert sind.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung gehen im folgenden anhand der
Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele hervor. In der Zeichnung
zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Heizanlage, die von einem
Fernheizwerk gespeist wird;
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Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizanlage und
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Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizanlage.
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Die Vorlaufleitungen sind in den Figuren durchgezogen und die Rücklaufleitungen strichliert
dargestellt. Die Figuren sind als schematische Prinzipzeichnungen zu verstehen, wobei der
Übersichtlichkeit halber nur die zur Erläuterung der Erfindung erforderlichen Komponenten
eingezeichnet sind. In einer konkreten Heizanlage sind darüberhinaus weitere herkömmliche
und übliche Ventile, Leitungen und Fühler vorhanden, die zur Steuerung und zum
ordnungsgemäßen Betrieb in der Praxis dienen. Insbesondere die Verbraucherkreise sind nur
vereinfacht und schematisch dargestellt.
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Die von einem nicht dargestellten Fernheizwerk kommende Vorlaufleitung 1 und die
Rücklaufleitung 2 speisen einen eine Wärmequelle 3 darstellenden Wärmetauscher. In der
Rücklaufleitung sind in herkömmlicher Weise in den Figuren nicht dargestellte Komponenten wie
ein Temperaturfühler, ein Regelventil und ein Wärmezähler eingeschaltet. Sekundärseitig ist
der Wärmetauscher 3 über eine Vorlaufleitung 4 und über eine Rücklaufleitung 5 mit einem
Verteiler 6 verbunden. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsvariante der Erfindung
weist der Verteiler 6 drei Kammern 7, 8, 9 auf, wobei die Kammer, in die die Vorlaufleitung 4
mündet, in der Folge als Vorlauf-Kammer 7, die Kammer, aus der die Rücklaufleitung 5
abzweigt, als Rücklauf-Kammer 8 und die dazwischenliegende Kammer als Zwischenkammer 9
bezeichnet wird.
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In der Rücklaufleitung 5 ist ein Strangregulierventil 10 angeordnet, das die Durchsatzmenge
des Wärmeträgermediums durch den Wärmetauscher 3 limitiert. Dieses Strangregulierventil
10 ist auf die maximale Heizleistung eingestellt und vom Wärmelieferanten, dem Betreiber
des Fernheizwerkes, eingestellt und gegebenenfalls plombiert. Neben einem
Strangregulierventil mit konstantem Durchflußquerschnitt während des Betriebs ist auch ein solches
einsetzbar, dessen Durchflußquerschnitt sich in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen
der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung ändert.
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An die Kammern 7, 8, 9 des Verteilers sind nun Verbraucherkreis-Vorlaufleitungen 11 und
Verbraucherkreis-Rücklaufleitungen 12 von Verbraucherkreisen 13, 14, 15 angeschlossen.
Beispielsweise kann der Verbraucherkreis 13 Radiatoren, der Verbraucherkreis 14 eine
Fußbodenheizung und der Verbraucherkreis 15 einen Warmwasserbereiter speisen. Die
Vorlauf- und Rücklaufleitungen 11, 12 sind dabei entsprechend der für die jeweiligen
Verbraucherkreise erforderlichen Temperaturdifferenzen an die Kammern 7, 8, 9 angeschlossen. In
der Vorlauf-Kammer weist das Wärmeträgermedium die höchste, in der Zwischenkammer 9
eine mittlere und in der Rücklauf-Kammer die niedrigste Temperatur auf.
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Alle drei Verbraucherkreise weisen Umlaufpumpen 17 auf. Deren Drehzahl ist entweder
willkürlich einzustellen, oder von Betriebsgrößen geregelt und gesteuert. Auch Umlaufpumpen
mit konstanter Drehzahl können vorhanden sein. In den beiden Heizkreisen 13, 14 sind
zusätzlich Mischventile 18 angeordnet. Weiters sind in allen Heizkreisen nicht dargestellte
Rückschlagventile eingeschaltet und weitere nicht dargestellte Ventile, wie
Mengenbegrenzungsventile sowie Sensoren zur Steuerung der Verbraucherkreise können in üblicher Weise
vorgesehen sein. Die Rücklauf-Kammer 8 ist weiters mit der Vorlauf-Kammer 7 und der
Zwischenkammer 9 jeweils über ein Druckausgleichsventil 19 verbunden. Diese
Druckausgleichsventile 19 weisen eine Durchlaßrichtung auf, in der sie oberhalb einer bestimmten,
gegebenenfalls einstellbaren, Druckdifferenz öffnen. In die entgegengesetzte Richtung
schließen diese Ventile nach Art eines Rückschlagventils. Beispielsweise sind die
Druckausgleichsventile als federbelastete Ventile ausgebildet, wobei die Kraft der das
Druckausgleichsventil 19 schließenden bzw. geschlossen haltenden Feder gegen den im Bereich der
Rücklauf-Kammer 8 herrschenden Druck gerichtet ist. Die Durchlaßrichtung dieser
Druckausgleichsventile 19 sind durch die Pfeile 20 bezeichnet, die auch die mögliche
Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums in diesem Bereich wiedergeben. Anstelle eines
federbelasteten Druckausgleichsventils kann auch ein Druckausgleichsventil eingesetzt werden, das
über Druckfühler elektronisch gesteuert ist.
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Weiters sind die Vorlauf-Kammer 7 mit der Zwischenkammer 9 und die Zwischenkammer 9
mit der Rücklauf-Kammer 8 jeweils über ein Rückschlagventil 21 miteinander verbunden,
wobei die Durchlaßrichtungen der Rückschlagventile durch die Pfeile 22 bezeichnet sind.
Diese Rückschlagventile 21 können außerhalb des den Verteiler 6 bildenden Behälters
angeordnet sein oder als in die Zwischenwände 25 zwischen den Kammern 7, 8, 9 integrierte
Rückschlagklappen ausgebildet sein.
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Durch eine derartige Heizanlage kann eine große Temperaturdifferenz zwischen der
Vorlaufleitung 4 und der Rücklaufleitung 5 erreicht werden, wobei die Anlage unempfindlich
gegenüber Änderungen in den Flüssen durch die Verbraucherkreise 13, 14 und 15 ist. Wenn der
Druck in der Rücklauf-Kammer höher ist als der Wert, auf den die Druckausgleichsventile 19
eingestellt sind (es können dies auch unterschiedliche Werte sein), so fließt
Wärmeträgermedium in die Kammern 7 oder 9 zurück. Falls in der Zwischenkammer 9 mehr
Wärmeträgermedium benötigt wird (für den Heizkreis 14) als angeliefert wird (durch den Rücklauf des
Heizkreises 13), so strömt Wärmeträgermedium durch das die Kammern 7 und 9
verbindende Rückschlagventil 21 nach. Falls in der Zwischenkammer 9 mehr Wärmeträgermedium
anfällt (durch den Rücklauf des Verbraucherkreises 13) als abgeführt wird (durch den Vorlauf
des Verbraucherkreises 14), so kann Wärmeträgermedium von der Zwischenkammer 9
durch das die Kammern 9 und 8 verbindende Rückschlagventil 21 abströmen.
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Es wird somit ein flexibler und unempfindlicher Anschluß von Verbraucherkreisen an den
Verteiler 6 ermöglicht, wobei eine tiefe Rücklauftemperatur in der Rücklaufleitung 5 erreicht
wird. Solche niedrige Rücklauftemperaturen sind insbesondere bei Wärmequellen in Form
von Brennwertkesseln oder Kondensatkesseln oder Wärmepumpen oder Wärmetauschern
einer Fernheizanlage vorteilhaft, um die Anlage effektiv zu nutzen. In der Vorlaufleitung 4
und der Rücklaufleitung 5 der Wärmequelle 3 sind hierbei keine Umlaufpumpen erforderlich.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 dargestellt. Hier sind mehrere
Zwischenkammern 9, 23, 24 vorgesehen, um eine noch niedrigere Rücklauftemperatur in der
Rücklaufleitung 5 und/oder einen noch flexibleren Anschluß von Verbraucherkreisen 13 bis 16 zu
ermöglichen. Die Zwischenkammern 9, 23, 24 sind mit der Rücklauf-Kammer 8 jeweils über ein
Druckausgleichsventil 19 verbunden, dessen Durchlaßrichtung von der Rücklauf-Kammer
zur jeweiligen Zwischenkammer gerichtet ist. Zwischen der Vorlauf-Kammer 7 und der auf
die Vorlauf-Kammer folgenden Zwischenkammer 9, zwischen der Zwischenkammer 9 und
der auf sie folgenden Zwischenkammer 23, zwischen der Zwischenkammer 23 und der auf
sie folgenden Zwischenkammer 24 sowie zwischen der Rücklauf-Kammer und der der
Rücklauf-Kammer 8 vorausgehenden Zwischenkammer 24 ist jeweils ein Rückschlagventil 21
angeordnet, dessen Durchlaßrichtung jeweils von der in Richtung zur Vorlaufleitung 4
liegenden Kammer zur in Richtung zur Rücklaufleitung 5 liegenden Kammer gerichtet ist.
Anders ausgedrückt öffnet ein jeweiliges Rücklagventil 21 in der von der Vorlaufleitung 4 zur
Rücklaufleitung 5 weisenden Richtung. Die Kammern 7, 9, 23, 24 und 8 folgenden dabei in
dem Sinn aufeinander, daß die Temperatur des Wärmeträgermediums von der Kammer 7
bis zur Kammer 8 generell abnehmend ist, beispielhafte Werte in den einzelnen Kammer
sind in Fig. 2 rechts angegeben. Weiters erfolgt die generelle Strömung des
Wärmeträgermediums von der Kammer 7 in Richtung zur Kammer 8, wobei einzelne oder mehrere
Kammern durch Verbraucherkreise überbrückt werden können (vgl. Verbraucherkreis 16) und
Rückströmungen zum Druckausgleich durch die Druckausgleichsventile 19 möglich sind.
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Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 sind grundsätzlich auch weitere
Wärmequellen an die Kammern des Verteilers anschließbar (entsprechend der Vorlauf- und
Rücklauftemperatur). Soll eine solche Wärmequelle angeschlossen werden, für die eine
Umwälzung des Wärmeträgermediums durch die Wärmequelle mittels einer Umlaufpumpe
erforderlich ist, so eignet sich hier insbesondere ein durch weitere Kammern erweiterter
Verteiler. Ein solches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist beispielsweise in Fig. 3 dargestellt.
Wiederum ist eine Wärmequelle 3 in Form eines Wärmetauschers eines Fernheizwerkes
vorgesehen, die über eine Vorlaufleitung 4 und eine Rücklaufleitung 5 mit einem Verteiler 6
verbunden ist. Zusätzlich zur Vorlauf-Kammer 7, Rücklauf-Kammer 8 und Zwischenkammer
9, die entsprechend dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 über Rückschlagventile 21 und
Druckausgleichsventile 19 miteinander verbunden sind, sind hier weitere Kammern 26, 27
vorgesehen. Zwischen der Rücklauf-Kammer 8 und der weiteren Kammer 26 sowie
zwischen der weiteren Kammer 26 und der weiteren Kammer 27 ist jeweils eine Zwischenwand
28 angeordnet, die im gezeigten Ausführungsbeispiel durch zwei parallel zueinander
angeordnete und zwischen sich einen Spaltraum begrenzende Wände gebildet werden. Dieser
Spaltraum bildet eine Öffnung 29 zwischen der Kammer 8 und der Kammer 26 bzw.
zwischen der Kammer 26 und der Kammer 27.
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Durch diese weiteren Kammern wird eine Anschlußmöglichkeit für eine weitere Wärmequelle
30 bereitgestellt, die hier beispielsweise als Solaranlage ausgebildet ist. Diese weitere
Wärmequelle 30 ist eine solche Wärmequelle, welche eine Umlaufpumpe 31 zum Umwälzen des
Wärmeträgermediums durch die Wärmequelle 30 benötigt. Die Rücklaufleitung 34 der
Wärmequelle 30 ist über ein Umschaltventil 33 mit der Kammer 26 oder der Kammer 27
wahlweise verbindbar. Die Vorlaufleitung 32 mündet in die Kammer 8. Die Heizanlage wird
dadurch zum Anschluß für eine Wärmequelle mit niedrigeren Temperaturen, als diese für die
Rücklaufleitung 5 der Wärmequelle 3 vorgesehen sind, hin erweitert, wodurch auch in
effizienter Weise ein Verbraucherkreis 15 mit einem Niedertemperaturverbraucher,
beispielsweise einer Wandtrocknung bzw. einer Betonkernheizung (Vorlauftemperatur beispielsweise
30°C) anschließbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Wärmequelle 3 auch als
Zusatzheizung zur beispielsweise als Solaranlage ausgebildeten Wärmequelle 30
angesehen werden, falls diese letztere zuwenig Heizleistung erbringt.
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Anstelle zu niedrigeren Temperaturen oder zusätzlich hierzu kann der Verteiler auch zu
höheren Temperaturen durch derartige weitere Kammern 26, 27 erweitert werden, die in
diesem Fall an die Vorlauf-Kammer 7 anschließen würden (mit Zwischenwänden, in denen
Öffnungen vorgesehen sind).
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Es könnte in diesem Fall an die Vorlauf-Kammer 7 der Rücklauf einer
Hochtemperaturwärmequelle wie eines Holzschnitzelkessels, für den eine Umlaufpumpe erforderlich ist,
angeschlossen werden, dessen Vorlaufleitung mit der weiteren Kammer mit dem höchsten
Temperaturniveau verbunden ist. Verbraucherkreise könnten wiederum an die Kammern mit dem
entsprechenden Temperaturniveau angeschlossen werden.
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Eine erfindungsgemäße Heizanlage erlaubt vielfältige Anschlußmöglichkeiten von
Wärmequellen und Verbrauchern, wobei eine effektive Nutzung der Anlage ermöglicht wird.
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Wenn vorstehend die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen von Heizanlagen
erläutert wurde, so ist die Erfindung in analoger Weise auch bei Kühlanlagen einsetzbar.
Legende zu den Hinweisziffern
1 Vorlaufleitung
2 Rücklaufleitung
3 Wärmequelle
4 Vorlaufleitung
5 Rücklaufleitung
6 Verteiler
7 Vorlauf-Kammer
8 Rücklauf-Kammer
9 Zwischenkammer
10 Strangregulierventil
11 Verbraucherkreis-Vorlaufleitung
12 Verbraucherkreis-Rücklaufleitung
13 Verbraucherkreis
14 Verbraucherkreis
15 Verbraucherkreis
16 Verbraucherkreis
17 Umlaufpumpe
18 Mischventil
19 Druckausgleichsventil
20 Pfeil
21 Rückschlagventil
22 Pfeil
23 Zwischenkammer
24 Zwischenkammer
25 Zwischenwand
26 weitere Kammer
27 weitere Kammer
28 Zwischenwand
29 Öffnung
30 Wärmequelle
31 Umlaufpumpe
32 Vorlaufleitung
33 Umschaltventil
34 Rücklaufleitung