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Hochdruck-Klima- oder Lüftungsanlage mit einem in mehrere Zonen unterteilten
Dreileiter-Wassernetz und gemeinsamen Wärme- und Kälteerzeugern für alle Zonen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruck-Klima- oder Lüftungsanlage mit einem in
mehrere Zonen unterteilten Dreileiter-Wassernetz und gemeinsamen Wärme- und Kälteerzeugern
für alle Zonen.
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Anlagen dieser Art sind an sich bekannt. Den angeschlossenen Räumen
wird durch ein Kanal-oder Rohrleitungssystem vorbehandelte Luft in einer durch die
hygienischen Forderungen bestimmten Menge zugeführt. Die Luft wird in die Räume
mittels Düsen eingeblasen, die- so angeordnet sind, daß der austretende Freistrahl
_Raumluft durch einen Konvektorheizkörper saugt.. Dieser- Konvektorheizkörper ist
an ein wasserführendes Dreileiter-System, das aus zwei Vorlaufleitungen und einer
Rücklaufleitung besteht, derart angeschlossen, daß er durch ein Ventil entweder
aus der heizwasserführenden Vorlaufleitung mit warmem oder. wahlweise aus der kaltwasserführenden
Vorlaufleitung mit kaltem Wasser beaufschlagt werden kann. Die dritte Leitung bewirkt
die Rückführung des Wassers in die Zentrale.
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Diese Einrichtung erlaubt es den Benutzern der angeschlossenen Räume,
diese je nach. den Bedürfnissen entweder zu heizen oder zu kühlen. Dabei kommt es
häufig vor, daß gleichzeitig einzelne Räume geheizt, andere gekühlt werden. Diese
unterschiedlichen Anforderungen ergeben sich durch unterschiedlich starke Sonneneinstrahlung,
durch unterschiedliche innere Wärmeentwicklung in den Räumen und endlich durch unterschiedliche
Temperaturwünsche der Benutzer.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, für die einzelnen Gebäudefronten
getrennte Luft- und Wassersysteme vorzusehen, um der zu unterschiedlichen Zeiten
einfallenden - Sonnenstrahlung Rechnung zu tragen.
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Bei diesen Anlagen wirkt sich allerdings eine Zusammenführung des
Rücklaufwassers in einer Leitung nachteilig aus, weil auf diese Weise hohe Energieverluste
durch Mischen kalten und warmen Wassers entstehen. Besonders bei Gebäuden mit großen
Glasflächen kommt es bei klarem, kühlem Wetter vor, daß auf der Sonnenseite gekühlt
und gleichzeitig auf der Schattenseite geheizt werden muß. Bei diesem Betriebszustand
ist anzustreben, daß das kalte Rücklaufwasser aus der gekühlten Gebäudezone vorwiegend
wieder der Kältemaschine und das warme Rücklaufwasser aus der geheizten Gebäudezone
vorwiegend wieder dem Wärmeerzeuger zugeführt wird.
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Eine bekannte Anordnung, dieses Ziel zu erreichen, besteht darin,
für jede Zone einen eigenen Wärmeerzeuger vorzusehen und nur die Kältemaschine für
alle Zonen gemeinsam zu benutzen. Auf diese Weise können die oben geschilderten
Energieverluste zwar vermieden werden, doch ist diese Anordnung mit hohen Kosten
.verbunden, weil für jede Zone nicht nur ein eigener Wärmeerzeuger mit Regelorganen,
eine eigene Pumpe und eine Vielzahl von Armaturen und Leitungen, sondern auch eigene
Reserveaggregate zusätzlich erforderlich werden.
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Bei einer anderen bekanntgewordenen Anordnung soll durch Temperaturfühler
in den Rücklaufleitungen der einzelnen Zonen und von diesen beeinflußte Regler das
wärmere Rücklaufwasser vorwiegend in: den Wärmeerzeuger, das:kältere vorwiegend
in die Kältemaschine eingespeist werden. Diese Regelanordnung befriedigt jedoch
in ihrer Funktion nicht, da sie nur durch die Temperaturen gesteuert wird und die
Mengenverhältnisse der einzelnen. Wasserströme nicht erfassen kann. Sie ist außerdem
mit einem sehr hohen Aufwand an empfindlichen Regelgeräten verbunden.
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Die Einrichtung nach der Erfindung ermöglicht es demgegenüber, mit
einem verhältnismäßig geringen Aufwand an Meß- und Regelgeräten die gleiche Wasserverteilung
zu erzielen, wie sie durch Anordnung getrennter Wärmeerzeuger erreicht wird.
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Erfindungsgemäß wird in den einzelnen Zonen jeweils in einer der Vorlaufleitungen
und in der Leitung, die aus der gemeinsamen Rücklaufleitung der Zone das Umlaufwasser
wieder der dieser Vorlauf= Leitung entsprechenden Energiequelle (Kältemaschine oder
Wärmeerzeuger) zuführt, je ein Mengenmeßgerät, beispielsweise eine Meßblende, angeordnet.
Ein Regler, der von den Mengenmeßgeräten im Vor-und Rücklauf gesteuert wird, greift
mittels eines Stellgliedes derart in den Wasserstrom der einzelnen Zone ein, daß
beide gemessenen Wassermengen gleich groß werden. Auf diese Weise wird erreicht,
daß jede Zone
jeder der beiden Energiequellen gerade so viel Rücklaufwasser
zuführt, wie sie ihr durch die Vorlaufleitung entnommen hat. Das Rücklaufwasser
der vorwiegend Heizwasser verbrauchenden Zonen wird also vorwiegend wieder dem Wärmeerzeuger
zugeführt, das Rücklaufwasser der vorwiegend Kaltwasser verbrauchenden Zonen vorwiegend
wieder der Kältemaschine.
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Die Anlage nach der Erfindung ist in dem Schaltbild beispielsweise
dargestellt. Hierbei bedeuten 1
den Wärmeerzeuger mit der Heizwasservorlaufleitung
2 und den davon abzweigenden Heizwasservorlaufleitungen 3 der einzelnen Zonen. Entsprechend
bedeuten 4 die Kältemaschine, 5 die Kaltwasservorlaufleitung und 6 die Kaltwasservorlaufleitungen
der einzelnen Zonen. An die Vorlaufleitungen 3 und 6 sind über die Sequenzventile
7 die Klimakonvektoren 8 angeschlossen. Die Sequenzventile sind so ausgebildet,
daß sie entweder die Verbindung zur Heizwasservorlaufleitung 3 oder zur Kaltwasservorlaufleitung
6 in mehr oder weniger starkem Ausmaß herstellen oder aber den Wasserdurchfluß ganz
unterbrechen, eine gleichzeitige Entnahme von Wasser aus beiden Vorlaufleitungen
jedoch nicht gestatten. Das Rücklaufwasser strömt in den Rücklaufleitungen 9 der
einzelnen Zonen wieder zur Zentrale zurück. Dort teilen sich die Rücklaufleitungen
9 jeweils in die mit dem Wärmeerzeuger verbundene Heizwasserrücklaufleitung
10 und die mit der Kältemaschine verbundene Kaltwasserrücklaufleitung
11
auf. An den Verbindungsstellen der Leitungen 9,10
und 11 ist jeweils
ein Zweiwegestellglied 12 angeordnet, das durch einen Regler 13 gseteuert
wird. Der Regler wird durch zwei Mengenmeßgeräte 14 gesteuert, deren eines
beispielsweise in der Heizwasservorlaufleitung 3, das andere in der zugehörigen
Heizwasserrücklaufleitung 10 angeordnet ist. Regler und Stellglied bewirken
in Verbindung mit den Mengenmeßgeräten erfindungsgemäß, daß in jedem Betriebszustand
der Wasserdurchsatz durch die Heizwasserrücklaufleitung 10 gleich dem Wasserdurchsatz
durch die Heizwasservorlaufleitung 3 ist. Auf Grund der Wassermengenbilanz der Zone
ist damit auch der Wasserdurchsatz der Kaltwasserrücklaufleitung 11
gleich
dem der Kaltwasservorlaufleitung 6. Auf diese Weise wird erreicht, daß gemäß
der Aufgabenstellung das Rücklaufwasser der vorwiegend beheizten Zonen vorwiegend
wieder dem Wärmeerzeuger, das Rücklaufwasser der vorwiegend gekühlten Zonen vorwiegend
der Kältemaschine zugeführt wird. Die Wasserverteilung entspricht der bei getrennter
Anordnung von Wärme und/oder Kälteerzeugern je Zone, wird jedoch mit einem im Vergleich
zu dieser Anordnung erheblich reduzierten Aufwand an Anlageteilen und unter weitgehender
Geringhaltung der-Bedienungskosten erreicht.
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Die gleiche Wirkung erzielt, wenn die Mengenmeßgeräte 14 analog in
den Leitungen 6 und 11 vorgesehen werden. Es ist vorteilhaft die Meßstellen in dem
Leitungspaar mit dem geringeren maximalen Wasserdurchsatz anzuordnen, weil dann
durch Auswahl eines entsprechend kleinen Meßbereiches die Größe des absoluten Meßfehlers
gering gehalten und damit die Genauigkeit der Wasserverteilung verbessert wird.
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Als Stellglied 12 kann ein Ventil, ein Hahn oder eine andere für diese
Aufgabe geeignete Zweiwegearmatur verwendet werden. Es ist auch möglich, zwei Einwegarmaturen
zu verwenden und diese in den Leitungen 10 und 11 anzuordnen. Man wird diese Lösung
mit Vorzug vorsehen, wenn die maximalen Wasserdurchsätze der beiden Leitungen sehr
stark voneinander abweichen und nicht mehr mit Sicherheit in einer Armatur beherrscht
werden können.
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Es kann zweckmäßig sein, nicht für jede Zone eine solche Regeleinrichtung
vorzusehen. Beim Vorhandensein von n Zonen wird auf Grund der Wassermengenbilanz
der Gesamtanlage die gewünschte Wasserverteilung ohnehin bereits durch den Einbau
von n-1 Regeleinrichtungen erreicht. Trotzdem wird man bei etwa gleich großen Zonen
für jede dieser Zonen eine Einrichtung nach der Erfindung vorsehen, um den Einfluß
der Meßfehler klein zu halten und auch beim Ausfall einer Regeleinrichtung noch
eine befriedigende Wasserverteilung zu gewährleisten. Bei Anlagen mit Zonen von
stark unterschiedlicher Größe kann es hingegen zweckmäßig sein, nur die größeren
Zonen mit einer Einrichtung nach der Erfindung auszurüsten und bei den kleineren
Zonen die auftretenden Mischverluste in Kauf zu nehmen. Diese überlegungen sind
vom Projektanten jeweils unter Beachtung der spezifischen Eigenarten der zu entwerfenden
Anlage zu treffen.