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Die Erfindung betrifft eine Heizanlage und/oder Kühlanlage mit mindestens einer zur Erwärmung und/oder Abkühlung eines Wärmeträgermediums dienenden Wärmequelle, die insbesondere als Brennwertkessel oder Kondensatkessel oder Wärmepumpe oder Wärmetauscher einer Fernheizanlage ausgebildet ist, und mit einem Verteiler mit einer Vorlauf-Kammer, die über eine Vorlaufleitung mit der 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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Aus der
AT 363 227 B geht eine weitere Heizanlage hervor, bei der an einem durch einen Brenner heizbaren Kessel über eine Vorlaufleitung ein Verteiler und über eine Rücklaufleitung ein Sammler angeschlossen sind.
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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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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Heizanlage, die von einem Fernheizwerk gespeist wird;
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2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizanlage und
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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 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. 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 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 Rückschlagventil 21 in der von der Vorlaufleitung 4 zur Rücklaufleitung 5 weisenden Richtung. Die Kammern 7, 9, 23, 24 und 8 folgen 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 Kammern sind in 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 1 und 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 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 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.
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Bezugszeichenliste
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- 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
