DE1231405B

DE1231405B - Ventilanordnung fuer eine Heiz- und Kuehlanlage

Info

Publication number: DE1231405B
Application number: DED34437A
Authority: DE
Inventors: Helmar Trost Nielsen; Carl Sorensen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1960-10-06
Filing date: 1960-10-06
Publication date: 1966-12-29
Also published as: US3189275A; CH404139A; GB1004698A

Description

Ventilanordnung für eine Heiz- und Kühlanlage Die üblichen Heiz- und Kühlanlagen besitzen eine Vorlaufleitung für die Wärmetauscher, die wahlweise mit einem Heizmedium im Winter und mit einem Kühlmedium im Sommer gespeist wird. Derartige Anlagen sind jedoch nachteilig in den übergangszeiten, in denen die Außentemperatur starken Schwankungen unterworfen ist, und auch in solchen Fällen, wo im selben Gebäude teilweise eine Kühlung und teilweise eine Heizung gewünscht wird, beispielsweise, wenn Räume an der Nordseite beheizt und Räume an der Südseite gekühlt werden sollen oder wenn in Hotels dieselben Räume zum Aufenthalt bei höherer Temperatur und- zum Schlafen bei geringerer Temperatur benutzt werden sollen.
Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, ist es bekannt, den Wärmetauscher in einem Raum wahlweise mit einem Heizmedium oder mit einem Kühlmedium zu beschicken. Zu diesem Zweck ist bei einer ersten Anlage sowohl in die Vorlauf- als auch in die Rücklaufleitung des Wärmetauschers ein Ventil geschaltet, das den wahlweisen Anschluß an ein Heizsystem oder an ein Kühlsystem gestattet. Beide Ventile sind gekoppelt und werden von Hand verstellt. Die Ventile bewirken weder eine temperaturabhängige Umschaltung noch eine temperaturabhängige Regelung.
Des weiteren ist eine Anlage bekannt, bei der ein erster Wärmetauscher über ein Ventil mit einer Heizmittelquelle und ein zweiter Wärmetauscher über ein Ventil mit einer Kältemittelquelle verbunden ist. Beide Ventile werden thermostatisch durch einen Bimetall-Umschalter derart betätigt, daß wahlweise ein Ventil geöffnet und das andere geschlossen ist bzw. umgekehrt. Diese Ventile haben keinerlei Regelfunktion, sondern dienen nur dem Umschalten.
Des weiteren sind Anlagen bekannt, bei dem zu einem Wärmetauscher nur eine Vorlaufleitung und eine Rücklaufleitung führen. über diese Vorlaufleitung wird - von einer Zentrale aus gesteuert - ein Heizmedium oder ein Kühlmedium zugeführt. In die Vorlaufleitungen sind Spezialkonstruktionen von thermostatisch betätigten Ventilen eingebaut, die es gestatten, sowohl beim Zufluß von Heizmedium als auch beim Zufluß von Kühlmedium einwandfrei zu regeln, obwohl die Regelcharakteristiken einander entgegengesetzt sein müssen.
Die Erfindung befaßt sich mit einer Ventilanordnung für eine Heiz- und Kühlanlage, deren Wärmetauscher über je ein Ventil mit den beiden Vorlaufleitungen für das Heizmedium und für das Kühlmedium verbunden ist, wobei beide Ventile thermostatisch derart betätigt werden, daß im wesentlichen jeweils eines von ihnen geöffnet und das andere geschlossen ist. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, diese Ventilanordnung sowohl zum Umschalten vom Heizmittelbetrieb auf den Kühlmittelbetrieb als auch zun=Mengenregelung zu benutzen.
Die Erfindung besteht darin, rlaß die Ventile, die die Durchflußmenge des Heiz-" oder Kühlmediums bestimmen, von einem gemeinsamen Thermostaten gesteuert werden, daß deren Soll-Wert-Temperaturen über ein gemeinsames Einstellörgan etwa auf den gleichen Wert eingestellt sind und daß sie in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.
Ein Wärmeventil ist für die Regelung des Heizbetriebs bekannt und bewährt, genauso wie ein Kühlventil für die Regelung des Kühlbetriebs bekannt und bewährt ist. Im vorliegenden Fall, übernehmen sie zusätzlich zur Regelung die bei einer Heiz- und Kühlanlage erforderliche Umschaltung einfach durch die Maßnahme, daß ihre Soll-Wert-Temperaturen auf. etwa den gleichen Wert eingestellt sind. Somit ergibt sich eine äußerst einfache Anlage mit kontinuierlicher Regelung, bei der Heizung und Kühlung nahtlos ineinander übergehen.
Die beiden Ventile besitzen ein gemeinsames Einstellorgan. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß nicht infolge einer unterschiedlichen Einstellung der beiden Ventile ein gleichzeitiges Öffnen beider Ventile auftritt, so daß bei Druckunterschieden in den beiden Vorlaufleitungen ein überströmen des Heiz-bzw. Kühlmediums in die andere Vorlaufleitung erfolgt.
Die Arbeitsorgane der beiden Ventile werden durch einen gemeinsamen Thermöstaten gebildet. Auf diese Weise wird nicht nur eine Konstruktionseinsparung erzielt, sondern es ist auch sichergestellt, daß beide Arbeitsorgane von der gleichen Temperatur beeinflußt werden, so daß, wenn die Ist-Temperatur gleich der Soll-Temperatur ist, auch tatsächlich beide Ventile geschlossen sind.
Es ist vorteilhaft, das aus Fühler und Arbeitsorganen bestehende System nur teilweise mit Flüssigkeit zu füllen. Hierbei spart man gegenüber den vollständig mit Flüssigkeit gefüllten Systemen ein Volumeneinstellorgan und die übliche Sicherheitsfeder ein. Außerdem muß man bei vollständig mit Flüssigkeit gefüllten Systemen das Arbeitsorgan thermisch vom Vorlaufmedium isolieren, damit keine zusätzliche Temperaturbeeinflussung auftritt. Im vorliegenden Fall ist allerdings zu berücksichtigen, daß die Arbeitsorgane, wenn sie nicht thermisch isoliert sind, die Temperatur des jeweils die Anordnung durchströmenden Mediums, also entweder des Heizmediums oder des Kühlmediums, annehmen, was auf den Flüssigkeitsdampf sehr unterschiedliche Kondensationseffekte haben kann. Dieser Nachteil wird erfinduügsgemäß dadurch vermieden, daß das Flüssigkeitsvolumen im System kleiner als das Volumen des Fühlers und größer als das Gesamtvolumen der Arbeitsorgane gewählt wird.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben. sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung, Es zeigt F i g. 1 das kombinierte Ventil während einer Abkühlperiode und -F i g. 2 das kombinierte Ventil während einer Heizperiode.
Das Ventilgehäuse 1 besitzt zwei voneinander getrennte Kammern 2 und 3, die jeweils mit einem Ventilsitz 4- und Ventilkörper 5 bzw. Ventilsitz 6 und Ventilkörper 7 ausgestattet sind. Die Ventile öffnen in entgegengesetzter Richtung. Der Raum 2 ist an die Vorlaufleitung 8 für das Kühlmedium, der Raum 3 an die Vorlaufleitung 9 für das Heizmedium angeschlossen. Beide Räume führen in .die nur gestrichelt angedeutete, gemeinsame Verbindungsleitung 10 zum Wärmeaustauscher. Jedes Ventil ist mit einem Ventilschaft 11 bzw.12 versehen.
Das Gehäuse 1 besitzt einen Aufsatz 13, in dem eine Einstellschraube 14 gehalten ist. Diese Schraube wirkt auf eine Traverse 15, die ihrerseits die Vorspannung der Federn 16 und 17 zu ändern vermag. Die Feder 16 drückt über einen Teller 18 auf den Ventilschaft 11, die Feder 17 über einen Teller 19 auf den Ventilschaft 12.
An der Unterseite des Gehäuses 1 befindet sich ein zweiter Aufsatz 20, der zwei Kammern 21 und 22 zur Aufnahme der als Arbeitselemente dienenden Bälge 23 und 24 besitzt. Die Bälge stehen ihrerseits mit dem zugehörigen Ventilschaft 11 bzw. 12 in Verbindung. Ein Temperaturfühler 25 ist über eine Kapillarrohrleitung 26 an die Kammern 21, 22 angeschlossen. Der Fühler 25 befindet sich in dem zu überwachenden Raum.
Die gesamte Anordnung ist so justiert, daß beide Ventile 4, 5 und 6, 7 geschlossen sind, wenn die vom Fühler 25 gemessene Temperatur (Ist-Wert) gleich der durch die Spindel 14 eingestellten Temperatur (Soll-Wert) ist. Steigt die Temperatur in dem temperaturkontrollierten Raum, so erhöht sich der Dampfdruck im Fühler 25, und die Druckänderung in der Kammer 21, 22 bewirkt ein Öffnen des Ventils 4,5 für das Kältemittel. Die gesamte Arbeitsleistung des Fühlersystems wirkt sich auf den Balg 23 für das Ventil 4, 5 aus, weil der Balg 24 wegen der Anlage des Ventilkörpers 7 an seinem Sitz 6 in dieser Richtung arretiert ist. Über die Leitung 10 kann nunmehr Kühlmedium zum Heizkörper strömen, bis der Fühler 25 wieder Soll-Wert-Temperatur mißt und das Ventil 4, 5 schließt.
Wenn umgekehrt die konstant zu haltende Raumtemperatur sinkt, sinkt der Dampfdruck in den Kammern 21, 22, so daß sich das Ventil 6, 7 für das Heizmedium öffnen kann. Die gesamteVolumenänderung wirkt sich auf den Balg 24 aus, weil in dieser Richtung der Balg 23 durch die Auflage des Ventilkörpers 5 auf dem Sitz 4 arretiert ist. Das Ventil 6, 7 schließt erst wieder, wenn der Fühler 25 die Soll-Temperatur mißt, Durch Drehen der Einstellspindel 14 kann gleichzeitig die -Vorspannung der Federn 16 und "17 geändert werden,- so daß der Soll-Wert,. oberhalb dessen das Ventil 4, 5 und unterhalb dessen das Ventil 6,-7 öffnet, nach Wunsch eingestellt werden kann. Um eine im wesentlichen kontinuierliche Temperaturregelung zu erzielen, soll die Temperatureinstellung für die beiden Ventile 4, 5 und 6, 7 im wesentlichen identisch sein. Dies bedeutet, daß das Ventil 4,5 bei oder etwas oberhalb und das Ventil 6, 7 bei oder etwas unterhalb der eingestellten Soll-Wert-Temperatur öffnen. Eine überschneidung der beiden Öffnungscharakteristika ist möglichst zu vermeiden, damit keine Mischung des Heiz- und Kühlmediums auftritt.
In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ar-4 beitet das thernaostatische Betätigungssystem mit einer Flüssigkeits-Dampf-Füllung. Man benötigt dann keine zusätzlichen Sicherheitsfedern, die bei überlastungen ansprechen. Wenn man dafür sorgt; daß das Flüssigkeitsvolumen kleiner als das Volumen des Fühlers 25," aber größer als das Gesamtvolumen der Arbeitskammern 21, 2_2 ist, kann man auch die Probleme unterschiedlicher Dampfkondensation beherrschen, die bei dem veranschaulichten Kombinationsventil zwangläufig auftreten, wenn sein Gehäuse und die angeschlossenen Teile einmal durch das Kühlmedium und einmal durch das Heizmedium beeinflußt werden.
Statt des veranschaulichten Soll-Wert-Einstellsystems mit Hilfe der Spindel 14 kann auch bei vollständig mit Flüssigkeit gefülltem Arbeitssystem eine an sich bekannte Vorrichtung vorgesehen werden, mit der die Flüssigkeitsmenge innerhalb des Systems geändert wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Ventilanordnung für eine Heiz- und Kühlanlage, deren Wärmetauscher über je ein Ventil mit den beiden Vorlaufleitungen für das Heizmedium und das Kühlmedium verbunden ist, wobei beide Ventile thermostatisch derart betätigt werden, daß im wesentlichen jeweils eines von ihnen geöffnet und das andere geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (4, 5; 6, 7), die die Durchflußmenge des Heiz-oder Kühlmediums bestimmen, von einem gemeinsamen Thermostaten (21, 22, 25, 26) gesteuert werden, daß deren Soll-Wert-Temperaturen über ein gemeinsames Einstellorgan (14) etwa auf den gleichen Wert eingestellt sind und daß sie in einem gemeinsamen Gehäuse (1) untergebracht sind.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Fühler (25) und Arbeitsorgan (21, 22) bestehende System nur teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist, wobei das Flüssigkeitsvolumen kleiner als das Volumen des Fühlers (25) und größer als das Gesamtvolumen der Arbeitsorgane (21, 22) ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 627 946; USA.-Patentschriften Nr 2 463 598, 2 575100, 2 776 796, 2 805 025, 2 842 345.