DE10245571B4

DE10245571B4 - Mehrwegemischventilbaugruppe

Info

Publication number: DE10245571B4
Application number: DE10245571.6A
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Baunach
Original assignee: Hg Baunach & Co KG GmbH
Current assignee: Hg Baunach & Co KG GmbH
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2019-04-04
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: DE10245571A1

Abstract

Mehrwegemischventilbaugruppe (9) zum Verbinden von Anschlüssen (7,8,13 und 14) einer Wärmequelle (2) mit denen einer ersten und einer zweiten Wärmesenke (21 und 22), dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle (2) aus einer ersten (3, 3') und einer zweiten Teilquelle (10) besteht, dass die Teilquelle (10) mit der niedrigeren Temperatur in eine Rücklaufleitung (25) der ersten Wärmesenke (21) in den Kreislauf der beiden Wärmesenken (21, 22) geschaltet ist und dass von einer Verbindungsleitung (13) beider Teilquellen (3, 10) je eine Leitung (8) zum Vorlauf (24) der zweiten Wärmesenke (22) sowie zum Rücklauf (25) der ersten Wärmesenke (21) abzweigt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mehrwegemischventilbaugruppe nach dem einleitenden Teil des unabhängigen Patentanspruches. Eine solche Mehrwegemischventilbaugruppe ist Gegenstand der einen früheren Anmeldetag aufweisenden DE-Patentanmeldung 102 14 242.4 , die allerdings im Zusammenhang mit dem Mischventil auch eine Heizungsanlage beschreibt, die eine einzige Wärmequelle aber zwei Wärmesenken aufweist. Die vorliegende Erfindung hat eine Verbesserung seines Einsatzbereiches der älteren Anmeldung zum Ziel. Diese hat ihrerseits eine weitere Ausgestaltung der konstruktiven Durchbildung einer Heizungs- oder Kühlungsanlage nach der DE 198 21 256 C1 zum Inhalt.
Dieses Patent befasst sich mit einem Verfahren zum Betreiben einer Umlaufflüssigkeitsheizung oder -kühlung mit einer als Kessel ausgebildeten Wärmequelle, deren Vor- und Rücklaufleitungen über eine Ventilkombination mit den jeweiligen Vor- und Rücklaufleitungen zweier Wärmesenken verbunden sind, wobei sich im Zweig jeder Wärmesenke eine Umwälzpumpe befindet. Je nach Schaltstellung der beiden Umschalt- bzw. Mischventile sind die beiden Wärmesenken hintereinander, parallel oder sowohl in Serie als auch parallel geschaltet, wobei dann die Durchsätze durch die beiden Wärmesenken variieren können. Die Wärmesenke mit dem höheren Temperaturniveau liegt strömungsmässig stromauf der mit dem niedrigeren.
Ferner ist aus der DE 195 27 830 A1 ein Verfahren zum Betrieb einer aus zwei Verbrauchern bestehenden Heizungsanlage bekanntgeworden, bei dem eine Haupt- und eine zuschaltbare Zusatzheizung mit Vorrang oder parallel zur Hauptheizung betrieben wird. Hierzu sind ein steuerbares Mehrwege- und ein Umschaltventil vorgesehen.
Die ältere Patentanmeldung 102 14 242.4 schafft eine einzige Mehrwegemischventilbaugruppe, die die Ventilkombination der beiden Einzelventile nach der DE 198 21 256 C1 zusammenfasst, so dass die Regelfunktion der Anlage signifikant verbessert wird. Es kann aber geschehen, dass die Wärmequelle aus zwei Wärmeteilquellen besteht, von denen die erste Wärme mit niedriger Temperatur günstig erzeugt und die zweite Wärme beliebiger Temperaturanforderung oder dass zu der zunächst vorhandenen einzigen Wärmequelle ein Solarkollektor, eine Wärmepumpe oder ein Latentspeicher beigestellt wird, was bauseits häufig aufgrund gegebener finanzieller Förderaussichten von Regierungen gewünscht wird, auch ggf. später nach Errichtung der Heizungsanlage mit zunächst einer einzigen Wärmequelle.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Mehrwegemischventilbaugruppe nach der älteren Patentanmeldung 102 14 242.4 dahingehend zu verbessern, dass die Durchsätze der beiden Teilquellen in dem Sinne unabhängig voneinander betrieben werden können, dass sie von einander auch abweichen, um den Lastanforderungen der beiden Wärmesenken angeglichen werden zu können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss bei einer Mehrwegemischventilbaugruppe der eingangs näher bezeichneten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches. Hierdurch wird der grosse Vorteil erreicht, dass von alternativen und erneuerbaren Energien gespeiste Zusatzwärmetauscher zu einer ersten Aufheizung des Heizmediums verwendet werden, bevor - falls überhaupt notwendig - die eigentliche Hauptwärmequelle eine Nachheizung auf das gewünschte Endtemperaturniveau bewirkt.
Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche ersichtlich, die einzeln oder in beliebigen Kombinationen erfindungswesentlich sein können.
Nachfolgend werden anhand der 1 bis 5 der Zeichnungen fünf Ausführungsbeipiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:

1 ein Schaltschema einer Heizungsanlage,
2 eine Variante hierzu,
3 eine weitere Variante,
4 eine dritte Variante und
5 eine letzte Variante.

In allen fünf Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.
Eine Heizungsanlage 1 gemäss 1 weist eine Wärmequelle 2 auf, die aus einer ersten Teilquelle 3 besteht, die als ein von einem Ölbrenner 4 beheizter Kessel 5 ausgestaltet ist, dessen Wärmetauscher 6 über eine Vorlaufleitung 7 und eine Rücklaufleitung 8 mit einer Baugruppe 9 hydraulisch verbunden ist, wobei Wasser ein Heizmedium bildet.
Eine zweite Teilquelle 10 der Wärmequelle 2 ist als von der Sonne 35 beschienener Solarkollektor 11 ausgestaltet, dessen Wärmetauscher 12 über eine Vorlaufleitung 13 und eine Rücklaufleitung 14 mit der Baugruppe 9 hydraulisch verbunden ist. Für die Verschaltung der beiden Teilquellen 3 und 10 der Wärmequelle 2 gibt es zwei Alternativen: Die Vorlaufleitung 13 der zweiten Teilquelle 10 kann - wie es in der 1 als durchgezogene Linie 15 dargestellt ist - unmittelbar und ausserhalb der Baugruppe 9 mit der Rücklaufleitung der ersten Teilquelle 3 verbunden sein oder sie ist in die Baugruppe 9 geführt - was als gestrichelte Linie 16 dargestellt ist - und dort mit der Rücklaufleitung 8 der ersten Teilquelle 3 verbunden. Die Baugruppe 9 ist als Ventilgehäuse zu verstehen, das eine Schwerkraftbremse 17, zwei Rückflussverhinderer 18 und 19 und ein Mehrwegemischventil 20 beinhaltet. Auf der in der Zeichnung den Teilquellen 3 und 10 abgewandten Seite sind zwei Wärmesenken 21 und 22 angeordnet, die über je eine Vorlaufverbindungsleitung 23 bzw. 24 und je eine Rücklaufverbindungsleitung 25 bzw. 26 mit der Baugruppe 9 verbunden sind, wobei in die Vorlaufverbindungsleitungen 23 und 24 oder in die Rücklaufverbindungsleitungen 25 bzw. 26 je eine Umwälzpumpe 27 und 28 eingefügt ist.
In die Vorlaufverbindungsleitung 23 zur ersten Wärmesenke 21, die auf einem gegenüber der zweiten Wärmesenke höheren Temperaturniveau arbeitet, also beispielsweise aus einer Parallel- oder Serienschaltung von Radiatoren und/oder Konvektoren besteht, ist stromauf jedes Konvektors oder Radiators je ein Thermostatventil 29 geschaltet, das entfallen kann, falls es sich bei der ersten Wärmesenke 21 um einen Brauchwarmwasserspeicher handelt.
Die zweite Wärmesenke 22 ist als Fussbodenheizschlange bevorzugt gestaltet.
Innerhalb der Baugruppe 9 ist eine Vielzahl von als Strömungskanäle ausgeformten Leitungen für das Wasser angeordnet: Ein erster Kanal 30 verbindet die Vorlaufleitung 7 mit einem Verteilungspunkt 31, der über einen Kanal, der die Schwerkraftbremse 17 aufweist, mit einem Sauganschluss der Umwälzpumpe 27 und über einen weiteren Kanal mit dem Rückflussverhinderer 18 verbunden ist. Dieser ist seinerseits über einen Kanal mit einem Einlass des Mehrwegemischventiles 20 verbunden, dessen Auslass über einen Kanal an einen Sauganschluss der Umwälzpumpe 28 gelegt ist. Ein weiterer Kanal verbindet die Rücklaufverbindungsleitung 25 der ersten Wärmesenke 21 mit einem zweiten Verteilungspunkt 32, von dem ein Kanal zu einem dritten Verteilungspunkt 33 geführt ist, der innerhalb aber auch ausserhalb der Baugruppe 9 liegen kann, bei dem die Vorlaufleitung 13 der zweiten Teilquelle 10 mit der Rücklaufleitung 8 der ersten Teilquelle 3 verbunden ist. Der zweite Verteilungspunkt 32 ist weiterhin mittels eines weiteren Kanales mit dem Rückflussverhinderer 19 verbunden, der durch einen Kanal mit einem weiteren Einlass des Mehrwegemischventiles 20 verbunden ist.
Schliesslich ist noch ein Kanal in der Baugruppe 9 vorgesehen, der die Rücklaufverbindungsleitung 26 der zweiten Wärmesenke 22 über einen Verteilpunkt 34 sowohl über einen Kanal mit einem dritten Einlass des Mehrwegemischventiles 20 als auch über einen Kanal mit der Rücklaufleitung 14 der zweiten Teilquelle 10 verbindet.
Beim Ausführungsbeispiel nach 2 ist die erste Teilquelle 3' von einem von einem Gasbrenner 4' beheizten Heizwertwärmetauscher 6' eines Umlaufwasserheizers 5' gebildet, der nicht im Kondensationsbereich betrieben wird und dem im Abgasweg 40 des Gasbrenners 4' ein Brennwertwärmetauscher 41 als zweite Teilquelle 10 nachgeschaltet ist, in der die latente Wärme der im Heizwertwärmetauscher nur teilweise abgekühlten Abgase zurückgewonnen wird, die auf das Heizmedium übertragen wird. Die Verschaltung der beiden Wärmetauscher ist analog der im ersten Ausführungsbeispiel geschilderten Möglichkeiten ausgeführt.
Beim Ausfuhrungsbeispiel nach 3 ist die zweite Teilquelle 10 von einem Kondensator 42 einer Wärmepumpe 43 gebildet, die aus einem von einem Elektromotor 44 betriebenen Kompressor 45, dem Kondensator 42, einem von einem Temperaturfuhler 46 gesteuerten Expansionsventil 47 und einem, Wärme aus der Umgebungsluft aufnehmenden Verdampfer 48 besteht, die alle in Serie mit einer Kreisleitung 49 verbunden sind. Die Verschaltung der beiden Wärmetauscher ist analog der im ersten Ausführungsbeispiel geschilderten Möglichkeiten ausgeführt.
Samtliche Vor- und Rücklaufleitungen 7, 8, 13, 14 sowie 23, 24, 25 und 26 der Wärmequellen 3, 3', 10 und der Wärmesenken 21 und 22 bilden Verbindungsleitungen für diese Elemente.
Die zweite Wärmequelle 10 könnte auch von einem einen Wärmetauscher aufweisenden Latentspeicher gebildet sein, der von der ersten Wärmequelle 3 oder 3' während Zeiten geringer Wärmeabnahme von der Heizungsanlage oder einer anderweitigen Wärmequelle aufgeladen wird.
Die in der 4 dargestellte dritte Variante der Heizungsanlage 1 weist als zusätzliches Gestaltungsmerkmal einen Trennwärmetauscher 50 auf, der im Zweig der zweiten Wärmesenke 22 angeordnet ist und diese stofflich vom Restkreislauf trennt, so dass eventuell von der Fussbodenheizung in ein Kunststoffrohr der zweiten Wärmesenke 22 eindiffundierter Sauerstoff von der ersten und der zweiten Teilquelle 3 und 10 ferngehalten wird, wobei die Teilquelle 10 mit ihren Anschlüssen nicht dargestellt ist. Der Trennwärmetauscher 50 weist eine Primärseite 56 und eine Sekundärseite 57 auf, die mit der zweiten Wärmesenke 22 unter Zwischenschaltung einer Umwälzpumpe 28' verbunden ist. Die Umwälzpumpe 27' ist in ein Gehäuse 51 der Teilquelle 3 verlegt, die zudem ein die Leitungen 7 und 8 kurzschliessendes Überströmventil 52 aufweist, die Umwälzpumpe 28 ist primärseitig des Trennwärmetauscher 50 im Zuge der zweiten Wärmesenke 22 angeordnet. Die erste Teilquelle 3 ist als Umlaufwasserheizer ausgebildet.
Zwischen den Verteilpunkten 32 und 33 findet sich eine Ausgleichstrecke 55, in welcher eine beiderseitige Strömungsrichtung des Heizmediums möglich ist. Schliesslich ist ein weiteres Überströmventil 53 in die Baugruppe 9 eingefügt, dass den Verteilpunkt 31 mit der Leitung 8 unter Umgehung der Wärmesenke 21 mit ihrem Thermostatventil 29 verbindet.
Die in der 5 dargestellte letzte Variante der Heizungsanlage 1 weist gleichfalls den Trennwärmetauscher 50 auf, der aber in die Baugruppe 9 integriert ist, also mit ihr baulich vereinigt ist. Die Umwalzpumpe 28 ist entfallen, die Umwälzpumpe 28' ist wiederum sekundärseitig des Trennwärmetauscher 50 im Zuge der zweiten Wärmesenke 22 angeordnet. Dafür ist zwischen den Verteilpunkten 32 und 33, also parallel zur Primärseite 56 des Trennwärmetauschers 50, ein Druckbegrenzungsventil 54 vorgesehen, das die Ausgleichstrecke 55 ersetzt, das mittels einer Einstellvorrichtung auf einen Wert im Bereich von 70 bis 150 mbar so eingestellt ist, dass es nur noch einen Maximaldruck von 150 mbar zulässt, wobei es ein Teil der Baugruppe 9 ist. Dadurch gelingt die Wärmeabgabe an beide Wärmesenken 21 und 22 von beiden Teilquellen 3 und 10 mit nur einer einzigen Pumpe 27', die in der Teilquelle 3 vorgesehen ist.

Claims

Mehrwegemischventilbaugruppe (9) zum Verbinden von Anschlüssen (7,8,13 und 14) einer Wärmequelle (2) mit denen einer ersten und einer zweiten Wärmesenke (21 und 22), dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle (2) aus einer ersten (3, 3') und einer zweiten Teilquelle (10) besteht, dass die Teilquelle (10) mit der niedrigeren Temperatur in eine Rücklaufleitung (25) der ersten Wärmesenke (21) in den Kreislauf der beiden Wärmesenken (21, 22) geschaltet ist und dass von einer Verbindungsleitung (13) beider Teilquellen (3, 10) je eine Leitung (8) zum Vorlauf (24) der zweiten Wärmesenke (22) sowie zum Rücklauf (25) der ersten Wärmesenke (21) abzweigt.
Mehrwegemischventilbaugruppe (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilquelle (10) aus einem Solarkollektor (11) besteht.
Mehrwegemischventilbaugruppe (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilquelle (10) aus einem Kondensator (42) einer Wärmepumpe (43) besteht.
Mehrwegemischventilbaugruppe (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilquelle (10) aus einem Wärmetauscher eines Latentwärmespeichers besteht.
Mehrwegemischventilbaugruppe (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilquelle (10) aus einem Kondensationswärmetauscher (41) eines Umlaufwasserheizers (3') oder Kessels (3) besteht.
Mehrwegemischventilbaugruppe (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trennwärmetauscher (50) in der zweiten Wärmesenke (22) vorgesehen ist, in dessen Sekundärkreis eine Umwälzpumpe (28') angeordnet ist.
Mehrwegemischventilbaugruppe (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überströmventil (53) parallel zur ersten Wärmesenke (21) zwischen einer Vor- (7) und Rücklaufleitung (8) vorgesehen ist.
Mehrwegemischventilbaugruppe (9) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennwärmetauscher (50) in die Baugruppe (9) integriert ist.
Mehrwegemischventilbaugruppe (9) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil (53) in die Baugruppe (9) integriert ist.
Mehrwegemischventilbaugruppe (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckbegrenzungsventil (54) parallel zur Primärseite (56) des Trennwärmetauschers geschaltet ist.