DE1604282B1 - Form- bzw. Kuehlanlage nach dem Vierleiter-Prinzip - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heiz- bzw. Kühlanlage _t .fühlern ausgerüstete Ventile,bzw, Umschaltorgane in nach dem Vierleiter-Prinzip mit getrennter Zufüh- ·· sehr gedrängter Bauweise jherstellen~zu können,
rung von Heiz- bzw. Kühlmittel zu Wärmetauschern Andererseits benötigen aber gerade solche Wachs-

in den zu heizenden bzw.-zu kühlenden-Räumen. Bei temperaturfühler beispielsweise eine Temperatur-Anlagen dieser Art ist es bekannt, das Heiz- bzw. 5 differenz von 3 bis 4° G zum Verstellen des von ihnen Kühhnittel aus den Wärmetauschern in voneinander betätigten Ventilkörpers, Es kann dann der Zustand getrennte Rücklaufsysteme für das Heiz- bzw. Kühl- eintreten, daß in einer Anlage der vorliegenden Art mittel abzuführen, wobei ein am Einlaß der Wärme- über dieses Temperaturintervall die Rücklauf systeme tauscher vorhandenes Regelorgan entweder nur Heiz- für das Heiz- und Kühlmittel miteinander in Ver- oder nur Kühhnittel in den Wärmetauscher strömen io bindung stehen. Es kann also Heizmittel bzw. Kühlläßt und am Auslaß des Wärmetauschers ein Um- mittel in die beiden Rücklaufsysteme gelangen. Ist schaltorgan die Abfuhr von Heizmittel in das Heiz- allenfalls zwischen, Heizmittel-Rücklaufsystem und mittel-Rücklaufsystem. und die Abfuhr von Kühhnittel Kühlmittel-Rücklauf system eine Druckdifferenz vorin das^Kühlmittel-Rücklaüfsystem steuert. ' . ■ handen, kann ein unerwünschtes Übertreten aus

Bei Vierleiteranlagen ■ der eingangs geschilderten 15 einem Rücklaufsystem in das andere stattfinden.
Art ist das vor dem Wärmetauscher-angeordnete Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das

Regelorgan als Sequenzventil-ausgebildet. Seine Einströmen des Heizmittel-Rücklaufes in das RückArbeitsweise ist derarj, daß über .einen ersten Ver- lauf system des Kühlmittels .-zumindestweitgehend zu Stellbereich aus der'' angeschlossenen 'Heizmittel- verhindern und umgekehrt. Sie ist dadurch gekennzuleitung die Heizmittelmenge von der maximalen 20 zeichnet, daß das Umschaltorgan durch einen Tempe-Menge auf Null vermindert wird, während in einem raturfühler gesteuert ist, der durch Heiz- bzw. Kühlanschließenden Verstellbereich bei gleichsinniger mittel beeinflußt wird, das aus dem Regelorgan ab-Weiterverstellung die Kühlmittelmenge von Null auf strömt, jedoch den Wärmetauscher nicht passiert hat. die maximale Menge gesteigert wird. Bei einer kleinen Mit Hilfe der Anordnung gemäß der Erfindung unter-Heiz- bzw. Kühlmittelmengen entsprechenden Ein- 25 steht der Temperaturfühler im Umschaltorgan nicht Stellung dieses Regelorgans kann es vorkommen, daß der Temperatur des jeweils aus dem Wärmetauscher das aus dem Wärmetauscher abströmende Mittel abströmenden Mittels, sondern der Temperatur des während seines Durchflusses durch den Wärme- Heizmittels bzw. Kühlmitfels- vor dessen Eintritt in tauscher praktisch Raumtemperatur annimmt, und den Wärmetauscher. Es steht so eine weit größere zwar sowohl beim Heiz- als auch beim Kühlbetrieb. 30 .TjsmpejaturdifiEefenz zur. Steuerung des Umschalt-Diese Erscheinung tritt um so eher auf, wenn —- wie - organs zur Verfügung, so daß in jedem Fall dafür dies in der Regel-üblichrist — der Wärmetauscher—gesorgt ist,--daßrin -den- Wärmetauscher "strömendes Bestandteil eines sogenannten Klimakonvektors ist, in . Heizmittel in das Heizmittel-Rücklauf system und zuwelchen aus einer unabhängigen Luftaufbereitungs- ' geführtes Kühlmittel·^ in das' Kühlmittel-Rücklaufzentrale aufbereitete Frischluft durch düsenartige 35 system gelangt. Hinzu kommt eine erheblich ver-Entspannungsvorrichtungen geleitet wird, wobei diese minderte Trägheit des Umsteuervorganges.
Expansion eine erhebliche Raumluftströmung indu- Zweckmäßig kann der Temperaturfühler des Umziert, in deren Strom der Wärmetauscher ange- schaltorgans sich im Weg des vom Regelorgan zum ordnet ist. Wärmetauscher strömenden Heiz- bzw. Kühlmittels

Weil andererseits zur Verstellung des auf der Aus- 40 befinden. Es ist-äber auch möglich, den Temperaturtrittsseite des Wärmetauschers befindlichen Umschalt- fühler des Umschaltorgans durch eine aus der Verorgans einebestimmteTTemperarar nötig ist bzw/ das " bindungsleitung zwischen Regelorgan und Wärme-Umschaltorgan eine gewisse Trägheit aufweist, kann tauscher abgezweigte Teilmenge des Heiz- bzw. es vorkommen, daß Heizmittel in das Kühlmittel- Kühlmittels zu beeinflussen; diese Teilmenge kann Rücklaufsystem "oder Kühlmittel in das JHeizmittel-^45 vorteilhaft unter Umgehung des. Wärmetauschers in Rücklaufsystem gelangt. Dabei muß dann die Kühl- das jeweils mit diesem in Strömungsverbindung einrichtung, die für das Rückkühlen des Kühhnittel- stehende Rücklauf system abströmen.
Rücklaufes sorgt, entsprechend mehr Leistung auf- Die Erfindung und weitere mit ihr zusammenbringen. Das gleiche gilt für -eine Erhitzungsvorrich-; - . hängende Vorteile sind-nachstehend an Hand der in rung im Heizmittel-Rücklauf, wenn vorübergehend 50 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele Kühlmittel in das System eingetreten ist. näher erläutert. Es zeigt

Diese Erscheinungen zeigen sich besonders deut- Fig. 1 das Schaltbild einer Anläge gemäß der

Hch bei-Umschaltorganen^ deren- Ümsteuerung-ohne Er-findung-mit-zwei-voneinandet abweichenden Aus-Hilfkraft erfolgt, z.B.. .bei.Verwendung eines Wachs.-, . führungsformen für die .Steuerung des Umschalttemperaturfühlers im Ümschaltorgarij-der -von dem 55 -organs-,-^ - - ' -J^: '· -^:-^U:·--^{c :} - aus dem Wärmetauscher abströmenden Mittel ange- Fig, 2 und 3 im Detail je eine Ausführungsform

strömt ist Solche Wachstemperaturfühler enthalten der in Fig. 1 schematisch dargestellten Umschaltais Füllung in der Regel ein mit Metallteilchen, z. B. organe.

Kupfer, durchsetztes Wachsgemisch, welches einen . Die Anlage nach Fig. 1 weist zwei als ganzes mit relativ großen volumetrischen Ausdehnungskoeffi- 60 H bzw. 12 bezeichnete Wärmetauscher auf. Jeder zienten im jeweiligen Umschaltbereich von 18 bis Wärmetauscher besteht aus dem Eintrittssammler 13 24° C aufweist; der Ausdehnungskoeffizient oberhalb und dem Austrittssammler 14, die miteinander durch und unterhalb, dieses Temperaturbereiches ist erheb- ein oder mehrere U-förmige Rohre 15 verbunden lieh niedriger, Es"*entsteht so ein "Bereich, in welchem sind. Auf die Rohrschenkel sind Wärmeübertragungsder Temperaturfühler eine relativ große Steuer- 65 lamellen 16 aufgesetzt. Unterhalb des Wärmebewegung mit großer Kraftwirkung ausübt, so daß tauschers befindet sich ein Düsenkasten 17 mit keine zusätzlichen Servosystem^ nötig smd. Diese Expansionsdüsen 18. Dem Düsenkasten 17 kann Eigenschaften ermöglichen, mit solchen Temperatur- durch die Leitung 19 aus einer nicht gezeichneten

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Frischluftaufbereitungszentrale aufbereitete Frisch- Durchtrittsöffnung 50 umgibt und bei geöffnetem luft zugeführt werden. Die zugeführte Luft strömt Ventil in die Kühlmittelabströmkammer 51 mündet, aus den Düsen 18 und saugt hierbei auf bekannte aus der Kühlmittel in den Anschluß 44 gelangt. Weise Raumluft aus der unmittelbaren Umgebung - Zwei bewegliche Ventilkörper 52 und 53 arbeiten des Wärmetauschers an. Das Gemisch aus Frisch- 5 mit den Ventilsitzen 48 und 49 zusammen. Beide luft und Raumluft bestreicht die Lamellen 16 des Ventilkörper sitzen auf einer Spindel 54 und werden Wärmetauschers und tritt in den zu klimatisieren- mit Hilfe der Federn 55 und 56 gegen ein auf der den Raum aus, in dem der Wärmetauscher auf- Spindel befestigtes Zwischenstück 57 gepreßt. Die gestellt ist. Feder 56 stützt sich auf einen das Gehäuse· 41 ver-

■ Dem Wärmetauscher kann flüssiges Heiz- oder io schließenden Deckel 58 und die Feder 55 auf einen Kühlmittel — in der Regel Wasser — zugeführt Ringkörper 59. Der Ringkörper 59 wiederum ruht werden. Heizmittel wird aus dem Steigstrang 20 durch auf einem verschiebbar in einer Hülse 60 angeorddie Verteilleitung 21 in ein als Sequenzventil 22 aus- neten Gleitstück 61. In die Hülse 60 ist ein kapselgebildetes Regelorgan geleitet, das gleichzeitig über förmiger Temperaturfühler 62 eingeschraubt, der sich die Verteilleitung 23 aus dem Steigstrang 24 mit ig mit seiner Schulter 63 auf einer Einstellhülse 64 abKühlmittel — in der Regel Wasser — versorgt stützt, die ihrerseits in die Gehäusekappe 65 gewerden kann. Das Sequenzventil 22 ist auf bekannte schraubt ist. Die Gewindebohrung 66 der Gehäuse-Weise derart ausgebildet, daß es beispielsweise in kappe 65 ist durch die Schraube 67 verschlossen. Die einem ersten Verstellbereich, ausgehend von einer Hülse 60 ist verschiebbar in einem mit dem Gehäuse Endlage, die Heizmittelzufuhr von maximaler Menge ao 41 verschraubten Ring 68 gehalten und mit Hilfe des auf Null reduziert, und zwar bei völlig unterbrochener O-Ringes 69 abgedichtet.

Kühlmittelzufuhr. In einem an den ersten Verstell- Im Inneren der Fühlerkapsel 62 befindet sich ein

bereich anschließenden zweiten Verstellbereich wird mit Kupferteilchen durchsetztes Wachsgemisch, das dann die durchströmende Kühlmittelmenge von Null einen großen volumetrischen Ausdehnungskoeffizienauf maximale Menge verändert. Die Verstellung 25 ten über einen Temperaturbereich von 18 bis 24° C erfolgt durch eine der Raumtemperatur ausgesetzte, hat, während der Ausdehnungskoeffizient oberhalb am Regelorgan direkt befindliche Thermostateinrich- und unterhalb dieser Temperatur niedriger ist. Der tung 25. Der Sollwert kann an einem Einstellring 26 Fühler vermag deshalb verhältnismäßig große Steuereingestellt werden. Die Thermostateinrichtung 25 bewegungen auszuführen, die über eine nicht gesorgt dafür, daß eine Abweichung der Raumluft- 30 zeichnete Membrane im Inneren der Kapsel auf einen temperatur vom eingestellten Sollwert durch Zufuhr Stempel 70 im Inneren der Bohrung 71 des Gewindeeiner entsprechenden Menge Heiz- oder Kühlmittel ansatzes 72 übertragen werden. Die Bewegungen des in den angeschlossenen Wärmetauscher 11 bzw. 12 Stempels 70 werden wiederum auf den Stempelansatz ausreguliert wird. 73 des Gleitstückes 61 und damit auf den zur Abstüt-

. Das Sequenzventil 22 ist durch die Leitung 27 mit 35 zung der Feder 55 dienenden Ringkörper 59 überdem Eintrittssammler 13 verbunden. Das zugeführte tragen.

Heiz- bzw. Kühlmittel strömt durch die Rohr- In der Wand der Gehäusekappe 65 befinden sich

schlangen 15, gelangt in den Austrittssammler 14 und Anschlüsse 74 und 75, die gemäß Fi g. 1 an die dort aus diesem durch die Leitung 28 in das Umschalt- eingezeichnete Leitung 27 angeschlossen sind. Mithin organ 29. Das Umschaltorgan 29 enthält einen Tem- 40 wird der Raum 76 von Heiz- oder Kühlmittel durchperaturfühler 30 im Strömungsweg des durch die strömt, das vom Regelorgan 22 in den Wärme-Leitung 27 strömenden Heiz- oder Kühlmittels. tauscher 12 strömt.

An Hand der Temperatur des die Leitung 27 Die Wirkungsweise der geschilderten Vorrichtung

durchströmenden Mittels erkennt die Fühlereinrich- ist folgende. In der aus F i g. 2 ersichtlichen Betriebstung 30, ob es sich um Heiz-oder Kühlmittel handelt; 45 stellung strömt Heizmittel durch die Leitung 27 in dementsprechend wird das Umschaltorgan so ge- den Raum 76, und die beispielsweise 45° C betrasteuert, daß Heizmittel durch die Leitung 31 in das gende Temperatur des Heizmittels bewirkt eine solche Rücklaufsystem 32 und Kühlmittel durch die Leitung Ausdehnung der Füllung der Fühlerkapsel 62, daß

33 in das Rücklauf system 34 strömt. Das Rücklauf- ' die Spindel 54 im Sinne einer Offenstellung des system 32 enthält einen Wärmeübertrager 35 zum 50 Ventilkörpers 53 verstellt ist. In dieser Betriebslage Aufheizen des Heizmittels und das Rücklaufsystem strömt aus dem Wärmetauscher 12 kommendes Heiz-

34 einen Wärmeübertrager 36 zum Rückkühlen des mittel in die Kammer 45 und durch den Anschluß 43 Kühlmittels. Diese Übertrager sind durch Leitungen in das Heizmittel-Rücklaufsystem ab. Bewirkt nun 37 und 38 mit den Steigsträngen 20 bzw. 24 ver- das Regelorgan 22 einen Wechsel von Heizmittel auf bunden. """"" 55 Kühlmittel— z.B. infolge plötzlich ansteigender

Fig. 2 zeigt den Aufbau des Umschaltorgans 29. Raumtemperatur — wird die Fühlerkapsel 62 nun Es besitzt ein Gehäuse 41, dessen Anschluß 42 mit von Kühlmittel umströmt, das beispielsweise eine der Ausströmleitung 28 des Wärmetauschers ver- Temperatur von 10° C hat. Die Thermostatfüllung bunden ist. Das Gehäuse weist ferner zwei Anschlüsse zieht sich zusammen, das Gleitstück 61 verschiebt 43 und 44 auf, die in die Rücklaufsysteme 32 und 34 60 sich unter Einwirkung der Kraft der Feder 55 in münden. Der Anschluß 43 steht mit einer Heizmittel- Richtung gegen die Fühlerkapsel, und die Feder 55 Abströmkammer 45 in Verbindung. Durch den wird so weit entlastet, daß die Feder 56 die Spindel Anschluß 42 in der gezeichneten Arbeitsstellung des 54 nach links verstellen kann, derart, daß nun das Umschaltorgans zuströmendes Heizmittel strömt in aus dem Austauscher zuströmende Kühlmittel in die den Raum 46 und aus diesem durch die Öffnung 47 65 Kammer 51 und aus dieser über den Anschluß 44 in die Kammer 45; die Öffnung 47 wird von einem in das Kühlwasser-Rücklauf system gelangt. Der Umfesten Ventilsitz 48 gebildet. Im Gehäuse 41 befindet schaltpunkt des Ventils läßt sich durch Drehen der sich ein weiterer fester Ventilsitz 49, welcher eine Einstellhülse 64 nach Wunsch verstellen.

Die geschilderte Einrichtung gewährleistet, daß der vom Regelorgan 22 herbeigeführte Wechsel von Heizmittel auf Kühlmittel und umgekehrt eine sofortige Umsteuerung des Schaltorgans 29 bewirkt. Darüber hinaus entstehen beim Aufheizen der Anlage keine .5 " Fehlschaltungen, was sich bisher sehr störend ausgewirkt hat.

Fig. 1 veranschaulicht an Hand der dort eingezeichneten zweiten Wärmetauscheinrichtung 12 eine andere Schaltungsmöglichkeit. So wird dort aus io -„, der Verbindungsleitung zwischen Regelorgan 22 α und Sammler 13 α eine kleine Teilmenge von Heiz- bzw, Kühlmittel durch die Leitung 81 zur Thermöstateinrichtung 82 des Umschaltorgans 83 geführt. Diese Teilmenge gelangt nicht in den Wärmetauscher, son- j.5 dem verläßt das Umschaltorgan durch eine der beiden Leitungen 31 α bzw. 33 a. . ;

Fig. 3 veranschaulicht den Aufbau des Umschaltorgans 83. Letzteres ist bis auf den Strömungsweg für das aus dem Regelorgan 22 a kommende Heiz- m oder Kühlmittel gleich ausgebildet wie das in Fig. 2 gezeichnete Umschaltorgan. Das aus der Leitung.81 zuströmende Mittel gelangt über den.Anschluß 91 in die Kammer 92 und beeinflußt auf geschilderte Weise den Temperaturfühler 93. Aus der Kammer 92 strömt das Heiz- oder Kühlmittel durch die Gehäusebohrung 94 in den Anschlußstutzen 95, welcher mit der aus dem Wärmetauscher kommenden Leitung 28 a verbunden ist. Die aus der Leitung 81 abgezweigte Teilmenge strömt dann je nach Betriebs-Stellung des Umschaltorgans über den Anschluß 96 oder 97 in das Heizmittel-bzw. Kühlmittel-Rücklaufsystem. Vorzugsweise kann in der Leitung 81 ein von Hand einstellbares Drosselventil 98 vorgesehen sein, mit dessen Hilfe die abgezweigte Heiz- oder Kühlmittelmenge dosiert werden kann.

Für die praktischen Verhältnisse ist es zweckmäßig so eingerichtet, daß das Heizmittel eine Temperatur zwischen 30° C bis beispielsweise 60° C auf- .-weist, je nach der aufzubringenden Heizleistung, und 40 daß das Kühlwasser beispielsweise eine gleichbleibende Temperatur von etwa 10° C besitzt.

Natürlich: können an Stelle des Sequenzventils 22 bzw. 22 a auch anders ausgebildete, die Heiz- und Kühlmittelzufuhr beeinflussende Regelorgane vor- 45 handen sein. Es wäre weiter möglich, als Temperaturfühler für das Umschaltorgan auch andere Fühler als solche mit Wachsfüllung zu verwenden. Ferner kann die Wärmetauscheinrichtung 12 auch anders aus- · gebaut sein; beispielsweise kann an Stelle der eine Induktionsströmung hervorrufenden Primärluftzufuhr rung ein Gebläse die forcierte Zirkulation von Raumluft durch den Wärmetauscher bewirken.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Heiz- bzw, Kühlanlage nach dem Vierleiter-Prinzip mit getrennter Zuführung von Heiz- bzw: Kühlmittel zu Wärmetauschern in den zu heizenden bzw. zu kühlenden Räumen sowie mit Abführung des Heiz- bzw. Kühlmittels aus den Wärmetauschern in voneinander getrennte Rücklaufsysteme für Heiz- bzw. Kühlmittel, wobei ein am 'EMaß* der Wärmetauscher vorhandenes Regelorgan entweder nur Heizmittel oder nur Kühlmittel in den Wärmetauscher strömen läßt und am Auslaß des Wärmetauschers ein Um-* schaltörgän die Abfuhr von Heizmittel in das Heizmittel-Rücklaufsystem und die Abfuhr von Kühlmittel in das Kühlmittel-Rücklaufsystem. steuert, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltorgan (29, 83) durch einen Temperaturfühler (62, 93) gesteuert ist, der durch Heiz- bzw, Kühlmittel beeinflußt wird, das aus dem Regelorgan (22,22 a) abströmt, jedoch den Wärmetauscher (11,12) nicht passiert hat, :

2. Heiz- bzw. Kühlanlage nach Anspruch Ij dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatur^ fühler (62) des Umschaltorgans (29) sich im Strömungsweg des vom Regelörgan (22) zum Wärmetauscher (11) strömenden Heiz- bzw. Kühlmittels befindet. . ■ _;.

3. Heiz- bzw. Kühlanlage nach Anspruch Ij dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (93) des Umschaltorgans (83) durch eine aus der Verbindungsleitung zwischen Regelorgan (22 a) und Wärmetauscher abgezweigte Teilmenge des Heiz- bzw. Kühlmittels beeinflußt ist.

4. Heiz- bzw. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgezweigte Teilmenge unter Umgehung des Wärmetauschers (12) in das jeweils mit dem Wärmetauscher in Strömungsverbindung stehende Rücklaufsystem (32 oder 34) abströmt.

5. Heiz- bzw. Kühlanlage nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (62, 93) des Umschaltorgans (29, 83) ein Ausdehnungselement besitzt, das direkt ohne Hilfskraft auf die die Umschaltung herbeiführenden Ventilkörper (52, 53) einwirkt.

6. Heiz- bzw. Kühlanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Ansde'hnungs+ element eine Kapsel vorhanden ist, die ein Gemisch wachsartiger Substanzen enthält, welches Gemisch in einem vorbestimmten Temperaturbereich eine sprunghafte Vergrößerung des volumetrischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, ί

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen