DE202011105535U1

DE202011105535U1 - Vorrichtung zur Bereitstellung von gelösten Gasen freiem Heizungswasser für geschlossene Heizsysteme

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Publication number: DE202011105535U1
Application number: DE201120105535
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-10
Filing date: 2011-09-10
Publication date: 2011-12-13
Anticipated expiration: 2021-09-11

Abstract

Vorrichtung zur Bereitstellung von gelösten Gasen freiem Heizungswasser für geschlossene Heizsysteme dadurch gekennzeichnet, dass diese aus einem mobilen Basisgerät 1 mit Zuführung von Frischwasser aus dem Frischwassernetz 35 und integrierten, durch Rohrleitungen 3 verbundenen Wasserdruckpumpe im Basisgerät 11, Vakuumpumpe 12, elektrischem Durchlauferhitzer 10, Druck 15 – und Durchflussmengensensor 16, Drucksensor für Vakuum 17, elektrischem Magnetventil für Vakuum 14, elektrischem Stellventil 13 für Heizungswasser und einer elektrische Steuerung mit Bedientableau 18 besteht und das mittels lösbaren Schlauchverbindungen für Vakuum 20 und Heizungswasser 19 mit einer mobilen Ventilkombination 2 mit integrierten Magnetventilen für Vakuum 25 und Heizungswasser 24 gekoppelt ist, dieses über eine Kupplung 23 und ein handbetätigtes Einlassventil 26 mit dem Innenraum des geodätisch höchstgelegenem Heizkörpers 28 eines geschlossenen, zuvor mittels Vakuumpumpe 12 auf ein Grobvakuum evakuierten Heizsystems verbunden ist, der als Raum zur Desorption der im zugeführten Heizungswasser gelösten Gasen dient, die unmittelbar nach ihrer Freisetzung während des gesamten...

Description

Stand der Technik
Zahlreiche Studien und branchenspezifische Erfahrungen belegen, dass ein hoher Prozentsatz geschlossener Heizsysteme Luftprobleme hat, die sich ausgesprochen schädlich auf die Systeme auswirken
Aggressive und die Wasserzirkulation beeinträchtigende Luft gelangt bereits beim Füllvorgang in gelöster Form mit dem Füllwasser in die Heizsysteme und kann dort, trotz Einsatz von Entlüftungseinrichtungen über längere Zeit schädlich die Korrosion fördernd wirksam sein. Des weiteren kann sich beim Befüllen im Heizsystem verbleibende Luft an unzugänglichen Stellen sammeln und dort Zirkulationsprobleme bereiten, die den Wirkungsgrad der Heizung herabsetzen und zu Teilausfällen von Heizsystemen führen können.
In Bereichen von Heizsystemen hoher Leistungen mit Anlagenvolumina von 50 bis 300 m³ werden aufwändige stationäre Vorrichtungen zur permanenten aktiven Entgasung des Heizungswassers, beispielsweise die Vakuumentgaser der Firma spirotech bv in 5700 AE Helmond, Niederlande, während des Anlagenbetriebs eingesetzt.
In niedrigeren Leistungsbereichen, die den Einsatz der teuren, platz- und wartungsintensiven stationären aktive Entlüftungstechnik nicht rechtfertigen, werden in der Regel konventionelle passive Entlüftungsvorrichtungen verwendet, die jedoch oft nur relativ träge und unvollständig entlüften.
Insbesondere ältere und nachgerüstete Heizanlagen sind hinsichtlich Luftproblemen oftmals besonders störanfällig.
Beim Befüllvorgang von Heizsystemen mit beispielsweise thermisch vorbehandeltem Wasser wird sich dieses durch die große Oberflächen und Verzweigungen im Innerem des Systems schnell wieder mit Luft beladen.
Durch Mikroleckagen kann sich das Anlagenwasser während des Betriebs eines geschlossenen Heizsystems ebenfalls mit schädlichen Gasen anreichern, die durch eingebaute passive Entlüftungstechnik oftmals nur trage und unvollständig entfernt werden können.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer mobilen, tragbaren Vorrichtung, die über Schnittstellen mit dem Innenraum eines geschlossenen Heizsystems verbundenen ist und in der hydraulische, pneumatische, sensorische und elektrische Mittel elektronisch gesteuert dermaßen zusammen wirken, dass bei Neubefüllung des Heizsystems automatisch die Entstehung schädlicher Luftpolster an schwer zugänglichen Stellen in dessen Innerem verhindert wird, automatisch schädliche Gase aus dem Heizungswasser während des Befüllvorganges weitgehend entfernt und das Heizungswasser von in Betrieb befindlichen Anlagen während des Betriebs automatisch von schädlichen Gasen befreien werden und die die Möglichkeit eröffnet, Leckagen an unbefüllten, evakuierten Heizsystemen zu erkennen und zu orten.
Die Aufgabe wird mit den erfindungsgemäßen Merkmalen des 1. Schutzanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nach Anschluss der Vorrichtung an das zu befüllende Heizsystem sowie an das Wasser- und Stromnetz und nach manueller Einstellung von Programmparametern und manueller Erteilung des Startbefehls über die Tastatur des auf der Vorrichtung befindlichen Bedienfelds beginnt der automatische Algorithmus des jeweilig vorgewählten Arbeitsprogramms der gasfreien Neubefüllung in zwei möglichen Befüllungsvarianten, der Entgasung des Anlagenwassers während des Betriebs oder der automatischen Dichtigkeitsprüfung des Heizsystems.
Anhand von Zeichnungen wird die Vorrichtung zur Bereitstellen von gelösten Gasen freien Heizungswassers für geschlossene Heizsysteme in einer bevorzugten Ausführung näher erläutert.
Es zeigen:
1 Die Befüllung des Heizsystems über den geodätsch höchstgelegenen Heizkörper eines geschlossenen Heizsystems
2 Die Befüllung des Heizsystems mittels Desorptionsbehälters
3 Die Entgasung von Heizungswasser während des Heizbetriebs
In 1 wird das mobile Basisgerät 1 mit Zuführung von Frischwasser aus dem Frischwassernetz 35 und integrierten, durch Rohrleitungen 3 verbundenen Wasserdruckpumpe im Basisgerät 11, Vakuumpumpe 12, elektrischem Durchlauferhitzer 10, Druck 15 – und Durchflussmengensensor 16, Drucksensor für Vakuum 17, elektrischem Magnetventil für Vakuum 14, elektrischem Stellventil für Heizungswasser 13 und einer elektrische Steuerung mit Bedientableau 18 gezeigt, das mittels lösbaren Schlauchverbindungen für Vakuum 20 und Heizungswasser 19 mit einer mobilen Ventilkombination 2 mit integrierten Magnetventilen für Vakuum 25 und Heizungswasser 24 gekoppelt ist. Über eine Kupplung 23 und ein handbetätigtes Einlassventil 26 ist das Basisgerät 1 über die Ventilkombination 2 mit dem Innenraum des geodätisch höchstgelegenem Heizkörpers 28 eines geschlossenen Heizsystems verbunden
Mittels Vakuumpumpe 12 wird das Heizsystem nach einem manuelles Startsignal an die elektrische Steuerung mit Bedientableau 18 auf ein manuell voreingestelltes Grobvakuum evakuiert. Die elektrischen Magnetventile für Vakuum im Basisgerät 14 und Ventilkombination 25 sind hierbei geöffnet.
Nach Signalisierung des Erreichen des voreingestelltem Vakuums durch den Drucksensor für Vakuum 17 an die elektrische Steuerung mit Bedientableau 18 werden die Vakuumpumpe 12 gestoppt und die elektrischen Magnetventile 14; 25 geschlossen.
Zugleich wird die Wasserdruckpumpe im Basisgerät 11 gestartet und erzeugt einen an der elektrischen Steuerung mit Bedientableau 18 manuell voreingestellten, mittels Drucksensor 15 überwachten Wasserüberdruck.
Das elektrische Stellventil 13 öffnet sich für eine manuell an der elektrischen Steuerung mit Bedientableau 18 voreingestellte, vom Durchflussmengensensor 16 überwachten Wassermenge, während das elektrische Magnetventil für Heizungswasser 24 geöffnet ist.
Das Heizungswasser durchströmt einen elektrischen Durchlauferhitzer 10, in dem es auf eine manuell an der elektrischen Steuerung mit Bedientableau 18 voreingestellten Temperatur erwärmt wird.
Die Erwärmung des Heizungswassers fördert zum einem auf Grundlage des Henry'schen Gesetzes die Desorption im Wasser gelöster Gase, zum anderen verhindert die Wärmeenergie des Wassers das Einfrieren von Vorrichtungskomponenten während der Druckentspannung des in das Grobvakuum des Heizkörpers 28 eintretenden, unter Überdruck stehenden Heizungswassers.
Während des Eintritts der voreingestellte Menge erwärmten Heizungswassers in das Grobvakuum des Heizkörper 28 verflüchtigen sich die darin gelösten Gase sofort.
Signalisiert der Durchflussmengensensor 16 der elektrischen Steuerung mit Bedientableau 18 das Erreichen der manuell voreingestellten Wassermenge, werden die Wasserdruckpumpe im Basisgerät 11 gestoppt und die elektrischen Ventile 13; 24 geschlossen.
In Folge wird die Vakuumpumpe 12 erneut, jetzt automatisch vom Steuerungsprogramm generiert gestartet, die desorbierten Gase werden abgesaugt und dabei das Heizsystem wieder auf das manuell voreingestelltes Grobvakuum evakuiert. Die elektrischen Magnetventile für Vakuum im Basisgerät 14 und Ventilkombination 25 sind hierbei geöffnet. Mittels Vakuumpumpe 12 wird das Heizsystem nach einem manuelles Startsignal an die elektrische Steuerung mit Bedientableau 18 auf ein manuell voreingestelltes Grobvakuum evakuiert. Die elektrischen Magnetventile für Vakuum im Basisgerät 14 und Ventilkombination 25 sind hierbei geöffnet.
Bis zur vollständigen Befüllung des Heizsystems erfolgen Wassereinlass in das Heizsystem und Luftabsaugung aus dem Heizsystem im Wechsel, wobei Wassertemperatur, Wassereinlassdruck, Wassereinlassmenge und Unterdruck heizsystemspezifisch differieren und mittels elektrischer Steuerung mit Bedientableau 18 manuell vorgewählt werden.
Die Werte von Drücken und Durchflussmengen werden von Sensoren 15; 16; 17 erfasst und von der elektrischen Steuerung mit Bedientableau 18 verarbeitet.
Die 2 zeigt die Befüllung des Heizsystems mittels Desorptionsbehälters 29, der zwischen Basisgerät 1 über die Ventilkombination 2 und dem Vorlauf des Heizsystems 32 hydraulisch und pneumatisch eingebunden ist.
Der Algorithmus der Evakuierung des Heizsystems mit anschließender gasfreien Befüllung läuft identisch zu dem in 1 beschriebenen Direktanschluss des Basisgeräts 1 über die Ventilkombination 2 an den geodätisch höchstgelegenen Heizkörper 28 eines Heizsystems ab.
Anstelle des Heizkörpers 28 dient der Desorptionsbehälter 29 als Desorptionsraum für im Füllwasser gelöste Gase.
Das sich im Desorptionsbehälter 29 ansammelnde entgaste Füllwasser wird mittels Wasserdruckpumpe am Desorptionsbehälter 30 mit einem an der elektrischen Steuerung mit Bedientableau 18 voreingestelltem Druck in ebenfalls voreingestellten Zeitintervallen in den Vorlauf 32 des Heizsystems so lange eingespeist, bis das Heizsystem gefüllt ist.
Die 3 zeigt die Entgasung von Heizungswasser während des Betriebs eines Heizsystems mittels Desorptionsbehälters 29, der zwischen Basisgerät 1 über die Ventilkombination 2 und dem Vorlauf des Heizsystems 32 hydraulisch und pneumatisch eingebunden ist.
Der Algorithmus der Entgasung des Heizungswassers im Desorptionsbehälter 29 und anschließender Einspeisung des entgasten Heizungswassers in den Vorlauf des Heizsystems 32 läuft wie in 2 beschrieben ab.
Im Gegensatz zu den in den 1 und 2 dargestellten Abläufen wird das Heizsystem nicht evakuiert und das zu entgasende Heizungswasser wird nicht aus dem Frischwassernetz 35 entnommen, sondern aus der Rücklaufleitung des Heizsystems 33.
Der Vorgang des Entgasen läuft automatisch, von der elektrischen Steuerung mit Bedientableau 18 gesteuert ab und wird nach einer manuell voreingestellten Zeit beendet.
Bezugszeichenliste

1: mobiles Basisgerät
2: mobile Ventilkombination
3: Rohrleitung
4: Einlassventil handbetätigt für Frischwasser
5: Auslassventil handbetätigt für Heizungswasser
6: Auslassventil handbetätigt für Vakuum
7: Hydraulikkupplung Frischwassereingang
8: Hydraulikkupplung Heizungswasserausgang
9: Pneumatikkupplung Vakuumausgang
10: Elektrischer Durchlauferhitzer
11: Wasserdruckpumpe im Basisgerät
12: Vakuumpumpe
13: Elektrisches Stellventil
14: Elektrisches Magnetventil für Vakuum im Basisgerät
15: Drucksensor für Heizungswasser
16: Durchflussmengensensor
17: Drucksensor für Vakuum
18: Elektrische Steuerung mit Bedientableau
19: Schlauchverbindung Heizungswasser
20: Schlauchverbindung Vakuum
21: Hydraulikkupplung Heizungswassereingang
22: Pneumatikkupplung Vakuumeingang
23: Kupplung Ausgang Ventilkombination
24: Elektrisches Magnetventil für Heizungswasser
25: Elektrisches Magnetventil für Vakuum der Ventilkombination
26: Einlassventil handbetätigt am Heizkörper
27: Einlassvorrichtung für Heizungswasser und Vakuum in den Desorbtionsbehälter
28: Heizkörper
29: Desorptionsbehälter
30: Wasserdruckpumpe am Desorptionsbehälter
31: Einlassventil handbetätigt Heizungsvorlauf
32: Vorlaufleitung des Heizsystems
33: Rücklaufleitung des Heizsystems
34: Auslassventil handbetätigt Heizungsrücklauf
35: Frischwassernetz
36: Heizungswassereintritt
37: Entgastes Heizungswasser

Claims

Vorrichtung zur Bereitstellung von gelösten Gasen freiem Heizungswasser für geschlossene Heizsysteme dadurch gekennzeichnet, dass diese aus einem mobilen Basisgerät 1 mit Zuführung von Frischwasser aus dem Frischwassernetz 35 und integrierten, durch Rohrleitungen 3 verbundenen Wasserdruckpumpe im Basisgerät 11, Vakuumpumpe 12, elektrischem Durchlauferhitzer 10, Druck 15 – und Durchflussmengensensor 16, Drucksensor für Vakuum 17, elektrischem Magnetventil für Vakuum 14, elektrischem Stellventil 13 für Heizungswasser und einer elektrische Steuerung mit Bedientableau 18 besteht und das mittels lösbaren Schlauchverbindungen für Vakuum 20 und Heizungswasser 19 mit einer mobilen Ventilkombination 2 mit integrierten Magnetventilen für Vakuum 25 und Heizungswasser 24 gekoppelt ist, dieses über eine Kupplung 23 und ein handbetätigtes Einlassventil 26 mit dem Innenraum des geodätisch höchstgelegenem Heizkörpers 28 eines geschlossenen, zuvor mittels Vakuumpumpe 12 auf ein Grobvakuum evakuierten Heizsystems verbunden ist, der als Raum zur Desorption der im zugeführten Heizungswasser gelösten Gasen dient, die unmittelbar nach ihrer Freisetzung während des gesamten Befüllvorgangs durch Aufrechterhaltung des Vakuums mittels Vakuumpumpe 12 aus dem Heizsystem entfernt werden.
Vorrichtung zur Bereitstellung von gelösten Gasen freiem Heizungswasser für geschlossene Heizsysteme nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Desorption im Heizungswasser gelöster Gase in einem mobilen Desorptionsbehälter 29 erfolgen kann, an den der Ausgang der mobilen Ventilkombination 2 mittels Kupplung 23 an Stelle des geodätisch höchstgelegenen Heizkörpers 28 angeschlossen wird, wobei die Einspeisung des von gelösten Gasen freiem Heizungswasser 37 in das zuvor auf ein Grobvakuum evakuierte Heizsystem mittels der im Desorptionsbehälter 29 integrierten Wasserdruckpumpe 30 an jedem beliebigen Punkt in die Vorlaufleitung des Heizsystems 32 möglich ist und das Vakuum im Desorptionsbehälter 29 mittels Vakuumpumpe 12 während des gesamten Befüllvorgangs aufrecht erhalten wird.
Vorrichtung zur Bereitstellung von gelosten Gasen freiem Heizungswasser für geschlossene Heizsysteme nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Desorption von im Heizungswasser gelösten Gasen eines befüllten geschlossenen Heizsystems während des Heizbetriebs erfolgen kann, wobei dem Basisgerät 1 statt Frischwasser aus dem Frischwassernetz 35 gasbelastetes Heizungswasser aus der Rücklaufleitung des Heizsystems 33 zugeführt wird, das mittels Wasserdruckpumpe im Basisgerät 11 über die mobile Ventilkombination 2 in den mobilen Desorptionsbehälter 29 eingeleitet wird, in dem die schädlichen Gase desorbieren und das entgaste Heizungswasser 37 anschließend mittels Wasserdruckpumpe am Desorptionsbehälter 30 über ein handbetätigtes Einlassventil 31 in die Vorlaufleitung des Heizsystems 32 zurückgeführt wird.
Vorrichtung zur Bereitstellung von gelösten Gasen freiem Heizungswasser für geschlossene Heizsysteme nach den Ansprüchen 1 dadurch gekennzeichnet, dass mittels Drucksensor für Vakuum 17 und der elektrischen Steuerung mit Bedientableau 18 die Druckerhöhung im geschlossenen Heizsystems nach seiner Evakuierung auf ein Grobvakuum und vor dessen Befüllung über einen voreingestellten Zeitraum als Indikator der Dichtigkeit des Heizsystems ausgewertet und ein zu schneller Druckanstieg als Undichtigkeit von der elektrischen Steuerung mit Bedientableau 18 signalisiert wird.
Vorrichtung zur Bereitstellung von gelösten Gasen freiem Heizungswasser für geschlossene Heizsysteme nach den Ansprüchen 1 und 4 dadurch gekennzeichnet, dass nach Signalisierung einer Undichtigkeit des geschlossenen Heizsystems durch den Drucksensor für Vakuum 17 und die elektrische Steuerung mit Bedientableau 18 die Leckageortung mittels eines handelsüblichen Schallpegelmessgeräts mit Richtmikrofon erfolgen kann, welches das beim Eintritt von Luft durch eine Leckage im geschlossenem Heizsystem entstehende Schallspektrum in Intensität und Richtung erfasst und damit ortet.