DE1778989C3

DE1778989C3 - Anlage zum Heizen und Kühler von mehreren Räumen mit unterschiedlichem Wärmebedarf oder Kühlbedarf

Info

Publication number: DE1778989C3
Application number: DE1778989A
Authority: DE
Inventors: Alvin B. York Pa. Newton (V.St.A.)
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1967-06-28
Filing date: 1968-06-26
Publication date: 1975-10-30
Also published as: DE1778989B2; NL6809142A; GB1216608A; US3425485A; DE1778989A1; FR1571714A; BE717081A

Description

Die Erfindung betrifft eine Aniage zum Heizen und Kühlen von mehreren Räumen der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruches genannten Art.

Es ist bereits eine solche Anlage zum Heizen und Kühlen von mehreren Räumen vorgeschlagen worden (DT-PS 1 679 488), bei der die Hauptleitung einen großen Abstand vom Raum aufweisen kann, so daß lange Kapillare zwischen der Temperaturregelanordnung des Einzelgerätes und der Hauptleitung vorgesehen sein müssen. Damit wird nicht nur die gesamte Anlage teurer, sondern es kann auch die Messung der Temperatur der Wärmeübertragerflüssigkeit in der Hauptleitung nicht mehr einwandfrei erfolgen, da die Kapillare auf ihrer Gesamtlänge der Umgebungsluft ausgesetzt sind. Die am Ende der Kapillaren gemessene Temperatur entspricht dann nicht mehr in eindeutiger Weise der Temperatur der gerade in der Hauptleitung geförderten Wärmeübertragerflüssigkeit

Weiterhin ist eine Klimaanlage für mehrere Räume bekannt (OE-PS 231 661), bei der die einzelnen Wärmeübertrager parallel zwischen einer Vorlaufleitung und einer Rücklaufleitung geschaltet sind Der am Ausgang des einzelnen Wärmeübertragers anstehende Druck wird über eine zum Wärmeübertrager parallelliegende Steuerleitung zu einem am Eingang des Wärmeübertragers angeordneten Druckregler zurückgeführt. Die Steuerleitung ist in ihrer vollen Länge der Umgebungsluft ausgesetzt, so daß eine genaue Messung der am Ausgang des Wärmeübertragers herrschenden Temperatur durch etwaige Messung der Temperatur in der Steuerkammer des Druckreglers *° nicht ohne größte Fehler möglich ist

Schließlich ist eine Anlage zum Heizen und Kühlen von mehreren Räumen mit unterschiedlichem Wärmeoder Kühlbedarf bekannt (US-PS 3127 929, bei der aber eine erste Hauptstromleitung mit warmer Wärmeträgerflüssigkeit und eine zweite Hauptstromleitung mit kalter Wärmeträgerflüssigkeit beaufschlagt wird. Jeder Wärmeübertrager kann durch zwei gleichzeitig von einer Temperaturregelanordnung gesteuerte Drei-Wegeventile jeweils in Nebenschluß zu einer der beiden Hauptstromleitungen geschaltet werden, so daß entweder warme oder kalte Wärmeträgerflüssigkeit den Wärmeübertrager durchströmt Eine Erfassung der in den Hauptstromleitungen herrschenden Temperaturen ist nicht erforderlich, da in der einen Hauptstromleitung =tets warme Wärmeträgerflüssigkeit und in der anderen stets kalte Wärmeträgerflüssigkeit vorhanden ist Diese bekannte Anlage weist alle Nachteile einer 2-Rohr-Anlage auf.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Anlage der vorstehend genannten Art die Messung der Temperatur der Wärmeübertragerflüssigkeit in der Hauptleitung auch dann einwandfrei vornehmen zu können, wenn die Hauptleitung einen großen Abstand vom Raum aufweist,, so daß die Kapillaren zwischen der Temperaturregelanordnung des Einzelgerätes und der Hauptanordnung nicht zu lang ausgeführt werden müssen.

Die vorliegende Erfindung erreicht dies dadurch, daß zwischen der Einlaßleitung und der Auslaßleitung parallel zum Wärmeübertrager eine Nebenstromleitung angeordnet ist und der zweite Meßfühler die Temperatur der durch die Nebenstromleitung strömenden Wärmeträgerflüssigkeit erfaßt.

Durch die Nebenstromleitung strömt imrrcr ein Teil des Hauptstromes. Die Temperatur der im Nebenstrom strömenden Wärmeträgerflüssigkeit kann mit Hilfe einer sehr kurzen Kapillare erfaßt werden, die direkt am einzelnen Wärmeübertrager vorgesehen ist. Der Temperaturregelanordnung zur Steuerung der Zufuhr der Wärmeflüssigkeit in dem Raum des Wärmeübertragers wird daher ein Meßsignal zugeführt, das der tatsächlichen Temperatur der in der Hauptstromleitung strömenden Wärmeübertragerflüssigkeit entspricht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nun an Hand der Figuren genauer beschrieben werden. Von den Figuren zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Anlage zum Heizen und Kühlen,

Fig.2 einen schematischen Querschnitt durch ein Einzelgerät der Anlage und

F i g. 3 eine Temperaturregelanordnung eines Einzelgerätes.

Die in F i g. 1 dargestellte Hauptstromleitung 10 für die Zufuhr und Rückführung von Wasser stellt den Hauptteil eines geschlossenen Kreislaufsystems dar und besteht aus einer Steigleitung 10a und einer Rückleitung iOb. Die Hauptstromleitung 10 verbindet eine Kühlvorrichtung 12, eine Heizvorrichtung 14 und mehrere Einzelgeräte 16 miteinander, die sich in den zu klimatisierenden Räumen oder Zonen A, B und C befinden. Die Auslaßleitung 13 der Kühlervorrichtung 12 und die Auslaßleitung 15 der Heizvorrichtung 14 sind jeweils mit einem Dreiwegventil 18 verbunden, welches gestattet, wahlweise kaltes oder heißes Wasser über die Rohrleitung 21 zur Saugseite einer Umwälzpumpe 20 zu leiten. Die Stellung des Dreiwegventils 18 wird durch eine Zeitsteuerung 19 bestimmt, wie noch im einzelnen erläutert werden soll. Die in F i g. 1 dargestellten Einzelgeräte 16 und die Räume A, B und C dienen lediglich der Veranschaulichung des Prinzips und stehen stellvertretend für eine größere Anzahl solcher Geräte und Räume, wie sie in der Praxis anzutreffen sind.

Jedes Einzelgerät 16 weist ein Gebläse 22 oder eine andere Einrichtung zum Umwälzen der Luft und einen

Wärmeübertrager 24 auf, der über eine eigene Einlaßletune 25 von der Hauptstromleitung 10 mit Wasser ■" rsorgt wird. Das den Wärmeübertrager 24 verlassende Wasser wird über eine an jedem Wärmeaustauscher

geordnete Auslaßleitung 27 zu der Hauptstromlei-Ü10 zurückgeführt

In jeder Einlaßleitung 25 liegt eine Pumpe 36, die von . jeniperaturregelanordnung 38 immer dann betauet wird, wenn

1 die Lufttemperatur des zu klimatisierenden Raumes, die durch einen temperaturempfindlichen Meßfühler 40, Thermostaten oder andere Vorrichtungen gemessen wird, einen bestimmten Wert hat, und wenn

2. die Temperatur des für den Wärmeübertrager 24 eines Einzelgerätes 16 verfügbaren Wassers, die durch einen temperaturempfinGachen Meßfühler 42 oder andere Vorrichtungen gemessen wird, einen bestimmten Wert hat.

Der Meßfühler 42 ist so angeordnet, daß er die Temperatur in einer Nebenstromleitung 43 erfaßt, die parallel zu dem Wärmeübertrager 24 liegend dessen Einlaßleitung 25 mit dessen Auslaßleitung 27 verbindet. Wenn ein Meßfühler 40 eine oberhalb der erwünschten Tem peratur liegende Temperatur ermittelt und dadurch einen Kühlbedarf anzeigt, wird die Pumpe 36 nur dann in Tätigkeit gesetzt, wenn durch die Hauptstromleitung K) und die Nebenstromleitung 43 kaltes Wasser umgewälzt wird. Wenn dagegen ein Meßfühler 40 eine unterhalb der gewünschten Raumtemperatur liegende Temperatur ermittelt und dadurch Heizbedarf anzeigt, wird die Pumpe 36 nur dann betätigt, wenn durch die Hauptstromleitung 10 und die Nebenstromleitung 43 heißes Wasser umgewälzt wird.

Um die durch die Nebenstromleitung 43 strömende Wassermenge zu begrenzen, sind in dieser entsprechende Drosselstellen oder Düsen angeordnet. Auf der Abströmseite der Pumpe 36 ist ein Einwegventil 41 mit kleiner Sperrwirkung angeordnet, um bei stillstehender Pumpe den Durchgang von Wasser durch den Warmeübertrager zu verhindern, so daß alles Wasser, das dann aus der Hauptstromleitung 10 entnommen wird, durch die Nebenstromleitung 43 strömt.

Die Temperaturregelanordnung 38 für die Einzelgeräte 16 soll in der in F i g. 3 dargestellten Weise aufgebaut sein. In dieser befinden sich zwei Einpolumschalter 44 und 46, die jeweils von den Meßfühlern 40 bzw. 42 betätigt werden. Der Umschalter 44 kann zwischen dem Kontakt c (entsprechend einem Kühlbedarf) und dem Kontakt h (entsprechend einem Heizbedarf) umgeschaltet werden. Der Schaltarm kommt beispielsweise bei einer Temperatur von etwa +23,3⁰C in die Schaltstellung c und bei einer Temperatur von etwa + 223⁰C in die Schaltstellung h. Der Umschalter 46 kann zwischen dem Kontakt d (der anzeigt, daß in der Hauptstromleitung 10 Kühlwasser zur Verfügung steht) und dem Kontakt hf (der anzeigt, daß Heizwasser zur Verfügung steht) umgeschaltet werden, wobei der Schaltarm beispielsweise bei einer unter + 18°C liegenden Temperatur in die Schaltstellung d und bei einer über +27"C liegenden Temperatur in die Schaltstellung H kommt Die Einpolumschalter 44, 46 liegen in einem Schaltkreis, der außerdem eine Spannungsquelle 48, Leitungen 50, 51, 52 und ein Einschaltrelais 54 für die Pumpe 36 aufweist, so daß der Motor der Pumpe 36 nur dann in Tätigkeit gesetzt werden kann, wenn die beiden Kontakte c und d oder die beiden Kontakte h und M Beschlossen sind. In der in F i g. 3 dargestellten Lage fließt in der Hauptstromleitung 10 heißes Wasser, so daß der Schaltarm des Umschalters 46 einen Stroinkre-is über den Kontakt H schließt. Die Temperatur innerhalb des Raumes hat außerdem einen solchen Wert, daß ein Heizbedarf duroh das Einzelgerät vorliegt, so daß der Schaltarm des Umschalters 44 einen Stromkreis über den Kontakt h schließt Da die beiden Kontakte h und h' durch die Leitung 51 miteinander verbunden sind und die Kontakte c und d ebenfalls durch die Leitung 52 miteinander verbunden sind, ist der Stromkreis zwischen den beiden Umschalten geschlossen. Daher wird das Einschaltrelais 54 für die Pumpe betätigt und die Pumpe in Tätigkeit gesetzt.

Obwohl in der vorstehend beschriebenen Klimaanlage jedes Einzelgerät einen Wärmeübertrager und ein Gebläse aufweist, ergibt sich gleicherweise die Möglichkeit, Induktionsgeräte zu verwenden, deren Aufbau und Wirkungsweise dem Fachmann bekannt sind. Bei diesen wird die von einer entsprechenden Quelle abgegebene Primärluft in einen Speicher eingeblasen und von diesem durch eine Düse oder eine andere entsprechende Vorrichtung in eine Ansaugkammer abgegeben. Dabei wird Raumluft angesaugt und über einen Wärmeübertrager geleitet, der mit erwärmtem oder gekühltem Wasser beschickt wird. Wenn die hier beschriebene Klimaanlage in Verbindung mit Induktionsdüsen in den Einzelgeräten verwendet wird, entspricht der Wärmeübertrager 24 des Gebläsegerätes dem Wärmeübertrager in dem Induktionsgerät, über den die Raumluft oder die sekundäre Luft angesaugt wird. In allen übrigen Punkten entsprechen die beiden Vorrichtungen genau der hier beschriebenen Ausführung.

Es soll nun in Verbindung mit F i g. 1 die Steuerung für das den Einzelgeräten zugeführte Wasser beschrieben werden. Das aus den verschiedenen mit der Hauptstromleitung 10 verbundenen Einzelgeräten zurückfließende Wasser gelangt durch die Rückleitung \0b zu einem Dreiwegventil 100. Das Dreiwegventil IOC speist wahlweise über eine Leitung 101 und 103 die Kühlvorrichtung 12 oder über eine Leitung 105 und 107 die Heizvorrichtung 14. Eine Ventilspule 102 spricht mittels eines auf der Zustromseite des Dreiwegventils 100 angeordneten Meßfühlers 104 auf die Temperatur des zurückfließenden Wassers an, so daß das Dreiwegventil das zurückströmende Wasser zur Heizvorrichtung oder zur Kühlvorrichtung 12 führt. Wenn die Temperatur des zurückströmenden Wassers unter +21⁰C liegt, ist das Dreiwegventil 100 zur Leitung 101 hin offen, und wenn die Temperatur über 21 °C liegt, wird das Dreiwegventil 100 in eine Stellung gebracht, in welcher es die Rückleitung lOfa mit der Leitung 105 verbindet.

Zwecks Senkung der Betriebskosten, insbesondere bei der Umschaltung von heißem zu kaltem Wasser oder umgekehrt, sind zwei Speicher UO und 112 vorgesehen Der Speicher UO für das kalte oder gekühlte Wasser ist mit der Zuleitung 103 zur Kühlvorrichtung 14 verbunden, während der Speicher 112 für das heiße oder erwärmte Wasser mit der Zuleitung 107 zur Heizvorrichtung 12 verbunden ist. Die beiden Speicher sind an ihren oberen Enden durch eine Druckausgleichleitung 111 miteinander verbunden.

Die Umwälzung von Wasser in der Anlage erfolgt in der Weise, daß den Einzelgeräten in den verschiedenen Räumen abwechselnd heißes und gekühltes Wasser durch die Zeitsteuerung 19 zugeführt wird, die das au der Saugseite der Pumpe 20 befindliche Dreiwegventil 18 betätigt. Das Dreiwegventil 18 wird nach einem Zeitplan gesteuert, so daß es bei einem über einem vor-

bestimmten Wert liegenden Heizbedarf (angenähert 60% der Höchstlast für die ganze Anlage) in eine Lage gebracht wird, in welcher von der Heizvorrichtung 14 allen Einzelgeräten 16 erwärmtes Wasser zugeführt wird. Wenn der Kühlbedarf oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt (angenähert 75% der Höchstlast für die ganze Anlage), wird das Dreiwegventil 18 in der Weise eingestellt, daß es die Leitungen 13 und 21 miteinander verbindet und somit fortwährend von der Kühlvorrichtung 12 kommendes gekühltes Wasser umgewälzt wird. Bei mittleren Belastungsbedingungen wird das Dreiwegventil 18 durch die Zeitsteuerung 19 in Wechseltakt betrieben, um abwechselnd im Verlauf bestimmter Zeitintervalle gekühltes oder erwärmtes Wasser umzuwälzen. Vorzugsweise ist dabei das Verhältnis der Heißwasserumlaufzeit zur Kühlwasserumlaufzeit von dem Verhältnis von Heiz- zur Kühlbedarf abhängig. Dieses Verhältnis läßt sich dadurch ermitteln, daß der bei dem Umlauf des Wassers durch die ganze Anlage erfolgte Temperaturabfall (oder Temperaturanstieg) ermittelt wird, indem die Temperatur des über die Rohrleitung 10a an die Einzelgeräte 16 abgegebenen Wassers und die Temperatur des über die Rohrleitung 106 von den Einzelgeräten zurückströmender Wassers mittels eines Temperaturfühlers 114 bzw. 11€ gemessen werden. Die Umlaufzeiten können selbsttätig von einem Programmgeber oder auch von Hand durch eine Aufsichtsperson bestimmt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Anlage zum Heizen oder Kühlen von mehreren Räumen mit unterschiedlichem Wärmebedarf oder Kühlbedarf mit einer abwechselnd im Verlauf bestimmter Zeitintervalle mit warmer oder kalter Wärmeträgerflüssigkeit beaufschlagbarem einrohrigen Hauptstromleitung und mindestens einem Wärmeübertrager einschließlich einer Temperaturregelanordnung zur Steuerung der Zufuhr der Wärmeträgerflüssigkeit in jedem Raum, der mit der Hauptleitung jeweils über eine Ein- und Auslaßleitung im Nebenschluß verbunden ist, wohei die Temparaturregelanordnung einen den Heiz- oder Kühlbedarf des zugeordneten Raumes erfassenden ersten Meßfühler und einen die Temperatur der Wärmeträgerflüssigkeit erfassenden zweiten Meßfühler aufweist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Einlaßleitung (25) und der Auslaßleitung (27) parallel zum Wärmeübertrager (24) eine Nebenstromleitung (43) angeordnet ist und der zweite Meßfühler (42) die Temperatur der durch die Nebenstromleitung strömenden Wärmeträgerflüssigkeit erfaßt.