DE20305438U1 - Collection/distribution unit for the hot water in a heating installation, for a building, has a four-way valve in the connection to the heating circuits to give flows of different temperatures and a backflow - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Sammel- und Verteileinrichtung für ein Heizungs- und Warmwasserversorgungssystem mit einem Wärmeträger, welches aus mehreren Wärmequellen mit Wärmeenergie versorgt wird.The invention relates to a collection and distribution device for a heating and hot water supply system with a heat transfer medium, which consists of several heat sources with thermal energy is supplied.
Durch die Verteuerung der fossilen Brennstoffe verstärkt sich auf dem Energiemarkt die Nachfrage nach technischen Einrichtungen zur Nutzung alternativer Energiearten, beispielsweise Sonnenenergie, oder Wärme aus "nachwachsenden" festen Brennstoffen, beispielsweise Holz.By increasing the price of fossil Fuels reinforced the demand for technical equipment on the energy market for the use of alternative types of energy, for example solar energy, or warmth from "renewable" solid fuels, for example wood.
Schwierigkeiten ergeben sich insbesondere dann, wenn Wärmeströme unterschiedlicher Wertigkeit aus verschiedenen Quellen sinnvoll zusammengeführt und in einem Heizungs- und Warmwasserversorgungssystem genutzt werden sollen. Vielfach entstehen dabei aufwendige Installationssysteme, welche durch ihre zahlreichen Armaturen, Umschaltventile, Mischer, Pumpen einen besonders hohen regelungstechnischen Aufwand erfordern.Difficulties arise especially when when heat flows are different Value from different sources merged and meaningful be used in a heating and hot water supply system should. In many cases, complex installation systems are created, which through their numerous fittings, changeover valves, mixers, Pumps require a particularly high level of control engineering.
Auf der Suche nach besseren Lösungen gibt es in der Heizungstechnik Tendenzen, Medienströme mit unterschiedlich hohen Temperaturen in große Behälter zu leiten und hier unter Nutzung des Schwerkraftprinzips mit Hilfe zweckdienlicher Einbauten eine Schichtenspeicherung zu verwirklichen.In search of better solutions there are in heating technology trends, media flows with different levels Temperatures in large container to guide and here using the principle of gravity with the help to implement appropriate installations to store strata.
Da alternative Energie grundsätzlich nur diskontinuierlich und in unterschiedlicher Intensität anfällt und der Wärmebedarf von Verbrauchern wegen zu niedriger Temperaturen nicht voll gedeckt werden kann, ist es üblich, die oberen Bereiche der Schichtenspeicher mit Wärme aus Heizkesseln, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, nachzuwärmen. Wenn an ein Wärmereservoir dieser Art dann Heizkreise mit unterschiedlich hohen Betriebstemperaturen angeschlossen werden, so richtet sich die Temperatur des Schichtenspeichers im oberen Bereich immer nach dem Heizkreis mit der höchsten Betriebstemperatur. Bei Heizkreisen mit niedrigen Betriebstemperaturen, werden diese durch Beimischung von Rücklaufwasser abgesenkt. Das bedeutet, daß zusätzlich Energie aus fossilen Energieträgern aufgewendet wird, um ein im erforderlichen Maße höheres Temperaturniveau zu erreichen, und anschließend geht man dann wieder auf niedrige Temperaturen zurück.Because alternative energy is basically only discontinuously and with different intensities and the heat requirement not fully covered by consumers due to low temperatures can become, it is common the upper areas of the stratified storage with heat from boilers that with fossil fuels are operated to reheat. If at a heat reservoir this type of heating circuit with different operating temperatures are connected, the temperature of the stratified storage tank depends in the upper area always after the heating circuit with the highest operating temperature. In heating circuits with low operating temperatures, these are by adding return water lowered. That means extra energy from fossil fuels is used to achieve a higher temperature level as required, and subsequently then you go back to low temperatures.
Um diesen Mehraufwand an herkömmlicher Energie zu vermeiden, sind technische Lösungen gefunden worden, die Wärmeströme am Schichtenspeicher in unterschiedlichen Höhen und auf diese Weise mit abgestuftem Temperaturniveau abzurufen.This extra effort in conventional energy technical solutions are to be avoided have been found, the heat flows at the stratified storage at different heights and thus retrieve with a graduated temperature level.
Technische Lösungen für Heizungsanlagen, welche mit
Schichtenspeichern ausgerüstet
sind, zeigen beispielsweise die Ausführungen in
Da aber die Temperaturschichtung stetem Wechsel unterliegt, hat man den einzelnen Entnahmestellen Wärmeübertrager oder Schrittschalteinrichtungen zugeordnet, die eine Anpassung der Entnahmetemperatur an die Erfordernisse des jeweiligen Gebäudeheizkreises ermöglichen. Auf diese Weise soll an dem monolithischen Gebilde Schichtenspeicher durch verhältnismäßig aufwendige Anbauten eine Abstufung der Heiz- oder Warmwassertemperaturen bzw. mehr Flexibilität bei der Fahrweise der Heizkreise erreicht werden. Der Nachteil solcher Lösungen besteht insbesondere darin, daß individuelle Anpassungsarbeiten die Oberhand gewinnen und ein generalisierendes Prinzip als Voraussetzung für eine wirtschaftliche Serienfertigung von entsprechenden Geräten nicht durchsetzbar ist.But since the temperature stratification the individual tapping points are subject to constant change Heat exchanger or stepping devices associated with an adjustment of Extraction temperature to the requirements of the respective building heating circuit enable. In this way, stratified storage is to be carried out on the monolithic structure through relatively complex Add a gradation of the heating or hot water temperatures or more flexibility can be achieved in the way the heating circuits are operated. The disadvantage of such solutions consists in particular in that individual Adjustment work gain the upper hand and a generalizing one Principle as a prerequisite for an economical series production of corresponding devices is not is enforceable.
Bei vielen haustechnischen Anlagen besteht neben der Deckung des Heizwärmebedarfs die Notwendigkeit einer Warmwasserbereitung für sanitäre Zwecke. Die Warmwassertemperaturen im Erwärmer sollten erfahrungsgemäß zwischen 55°C und 60°C liegen. Die Nachteile der Nichteinhaltung dieses Temperaturbereiches sind hinlänglich bekannt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich Hersteller von Schichtenspeichern und artgemäßen Einrichtungen wider besseres Wissen über diese Grundprinzipien der sanitärtechnischen Gestaltungsweise hinwegsetzen. So werden ungeachtet der Verschlechterung der Trinkwasserqualität durch Überhitzung Kombinationslösungen geschaffen, bei denen der Wassererwärmer im Oberteil des Heizwasser-Schichtenspeichers untergebracht ist. Da die Warmwassertemperatur mitunter auf 80 bis 90°C ansteigen kann, verwendet man Armaturen, mit deren Hilfe durch geregelte Beimischung von Kaltwasser außerhalb des Wassererwärmers das gewünschte Temperaturniveau im nachfolgenden Warmwassersystem realisiert wird.In many building services systems there is a need in addition to covering the heating requirements a water heater for sanitary purposes. Experience has shown that the hot water temperatures in the heater should be between 55 ° C and 60 ° C. The disadvantages of not complying with this temperature range are adequately known. However, it has been shown that manufacturers of stratified storage media and appropriate facilities better knowledge of these basic principles of sanitary engineering Disregard the design. So regardless of the deterioration the drinking water quality by overheating combination solutions created in which the water heater in the upper part of the heating water stratified tank is housed. Since the hot water temperature sometimes to 80 to Rise 90 ° C fittings can be used with the help of regulated admixture of cold water outside of the water heater the wished Temperature level in the subsequent hot water system is realized.
Es sind ferner auch Einrichtungen mit solarbeheizten Warmwasserspeichern bekannt, bei denen zusätzlich zum Ladewärmetauscher der solarthermischen Anlage ein weiterer Wärmetauscher in den Warmwasserspeicherraum eingebaut ist, der die Aufgabe hat, den Speicher vor Übertemperatur unter Zuhilfenahme von Mischeinrichtungen in der Zuflußleitung zu diesem Wärmetauscher zu schützen. Diese Einrichtungen erfordern in nachteiliger Weise einen relativ hohen apparativen und regelungstechnischen Aufwand. Sie stellen aus diesem Grunde mehr oder weniger Einzweckeinrichtungen dar und sind für eine Serienproduktion ungeeignet.There are also facilities known with solar-heated hot water tanks, where in addition to Charging heat exchanger the solar thermal system, another heat exchanger in the hot water storage room built in, which has the task of preventing the storage tank from overheating with the help of mixing devices in the inflow line to this heat exchanger to protect. These facilities disadvantageously require a relative high expenditure on equipment and control technology. they provide for this reason it represents more or less single - purpose facilities and are for series production unsuitable.
Darüberhinaus ist gemäß
Derartige Einrichtungen sind in der Heizungstechnik jedoch seit langem in unterschiedlichster Form hinlänglich bekannt, beispielsweise in Form von Hausanschlußstationen für Fernwärmeversorgungssysteme, an welche in bekannter Weise auch Heizkreise zur Nutzung von erneuerbaren Energien mit Pufferspeichern und Warmwasserbereitungsanlagen angeschlossen werden können. Typisch für diese Einrichtungen aber ist stets die Verwendung von Beimischeinrichtungen auf Basis von 3 – Wege – Mischventilen, die bei Kopplung mehrerer Wärmeerzeuger zumeist nur zusammen mit Umschaltventilen oder mit zusätzlichen Pumpen eingesetzt werden können. Besonders nachteilig wirkt sich bei diesen bekannten Systemen aus, daß beispielsweise bei witterungsgeführter Fahrweise eines Heizkreises eine Umschaltung vom Öl- bzw. Gasheizkessel auf Speicherbetrieb mit erneuerbaren Energien erst bei ausreichend hoher Speichertemperatur erfolgen kann und die notwendige Mischungsregelung zwischen Kessel und Speicher in dem erforderlichen Maß entweder nur unzureichend oder im Extremfall überhaupt nicht möglich ist.Such devices have long been known in heating technology in various forms, for example in the form of house connection stations for district heating systems to which heating circuits for the use of renewable energies with buffer storage and hot water heating systems can be connected in a known manner. Typical of these devices is the use of mixing devices based on 3-way mixing valves, which can usually only be used together with switching valves or with additional pumps when several heat generators are coupled. A particularly disadvantageous effect in these known systems is that, for example, when a heating circuit is operated in a weather-dependent manner, a switch from oil or gas heating boilers to storage operation with renewable energies can only take place at a sufficiently high storage tank temperature and the necessary mixture control between the boiler and storage tank to the required extent either is insufficient or, in extreme cases, not possible at all.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Sammel- und Verteileinrichtung zu schaffen, bei welcher die hydraulischen Verbindungsglieder für die vorstehend genannten Bauelemente der Heizungstechnik mit den dazugehörigen Umwälz- und Mischeinrichtungen für das Wärmeträgermedium in üblicher Weise zu einer zentralen serienmäßig vorzufertigenden transportablen Baueinheit derart vereinigt sind, daß eine Kopplung von unterschiedlichen Wärmeerzeugern bei einer gleitenden Mischungsregelung realisiert werden kann.The object of the invention is therefore to create a collection and distribution facility at which the hydraulic links for the above Components of the heating technology with the associated circulation and mixing devices for the Heat transfer medium in more usual Way to a central to be prefabricated in series transportable unit are combined so that a coupling from different heat sources can be realized with a sliding mixture control.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object of the invention is achieved by solved the features of claim 1.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform weist die Sammel- und Verteileinrichtung als Hauptelement ein Vierwegemischventil auf. Das Vierwegemischventil ist mit zwei Heizkreisverteilern, einem Rücklaufsammler, einer Heizkreispumpe mit Rückflußverhinderer, einer ebenfalls mit einem Rückflußverhinderer verbundenen Ladepumpe, zwei separaten Rückflußverhinderern sowie Absperrarmaturen an allen Abgängen zusammengeschaltet, wobei ein großer zweigeteilter Isolationskörper als mechanische Tragkonstruktion der in vorteilhafter Weise als kompakte Baueinheit ausgebildeten Sammel- und Verteileinrichtung dient.According to the preferred embodiment the collecting and distribution device has a four-way mixing valve as the main element on. The four-way mixing valve has two heating circuit distributors, one Return collector, a heating circuit pump with backflow preventer, one also with a non-return valve connected charge pump, two separate non-return valves and shut-off valves on all exits interconnected, with a large two-part insulation body as mechanical support structure which is advantageously compact Unit trained collection and distribution facility is used.
Für das Vierwegemischventil ist erfindungsgemäß eine konstruktive Lösung gemäß Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 102 16 749.4 vorgesehen, um in besonders günstiger Weise mehrere Wärmequellen unterschiedlicher Wertigkeit in einem Heizungs- und Warmwasserversorgungssystem nutzen zu können. Dieses Vierwegemischventil weist dazu drei Zuströmöffnungen, eine Abströmöffnung und einen in einem zylindrischen Ventilgehäuse angeordneten Drehschieber mit dazugehörigem Motorantrieb auf.For the four-way mixing valve according to the invention is a constructive solution according to the patent application provided with the file number 102 16 749.4 in order to be particularly favorable Way multiple heat sources different values in a heating and hot water supply system to be able to use. This four-way mixing valve has three inflow openings, one outflow opening and a rotary valve arranged in a cylindrical valve housing with associated Motor drive on.
Dabei ist entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die erste Zuströmöffnung des Vierwegemischventils mit einem ersten Verteilerrohr für ein Wärmeträgermedium höherer Wertigkeit, die um 90° versetzte zweite Zuströmöffnung des Vierwegemischventils mit einem zweiten Verteilerrohr für ein Wärmeträgermedium geringerer Wertigkeit und die um weitere 90° versetzte dritte Zuströmöffnung des Vierwegemischventils mit der Rücklaufleitung des Heizkreises verbunden. Dem vierten Abgang des Vierwegemischventils, der Abströmöffnung, ist die Heizkreispumpe des Heizungs- und Warmwasserversorgungssystems zugeordnet.It is in accordance with the preferred embodiment the invention, the first inflow of Four-way mixing valve with a first manifold for a heat transfer medium higher value, the offset by 90 ° second inflow opening of the Four-way mixing valve with a second manifold for a heat transfer medium of lesser value and the third inflow opening of the Four-way mixing valve with the return line of the heating circuit. The fourth outlet of the four-way mixing valve, the outflow opening, is the heating circuit pump of the heating and hot water supply system assigned.
Um in der Sammel- und Verteileinrichtung des Heizungs- und Warmwasserversorgungssystems die Montage der Rohrleitungen in einer Ebene zu ermöglichen, sind entsprechend einer günstigen Weiterbildung der Erfindung an den Kreuzungspunkten in die Rohrleitungen entweder in waagerechter oder in senkrechter Richtung Ringfittings eingesetzt, durch deren Öffnungen jeweils die kreuzenden Rohrleitungen hindurchgeführt sind.In order to collect and distribute the Heating and hot water supply system assembly of the pipelines in one level to allow are in accordance with inexpensive training of the invention at the crossing points in the piping either used in horizontal or vertical direction ring fittings, by their openings the crossing pipes are passed through.
Nach einer zusätzlichen Weiterbildung der Erfindung sind montagetechnische Vorteile dadurch erzielbar, daß die beiden dem Vierwegemischventil zugewandten Verteiler aus Hohlprofilen mit eingesetzten Durchführungsbuchsen für die über Kreuz geführten Verbindungsleitungen bestehen.After an additional development of the invention assembly advantages can be achieved in that the two the four-way mixing valve facing distributor made of hollow profiles used bushings for the cross cables consist.
In die beiden Zuströmleitungen zum Mischventil sind nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Rückflußverhinderer, welche zur Vermeidung von Fehlzirkulationen dienen, in vorteilhafter Weise jeweils innerhalb einer Rohrverschraubung eingebaut. Durch das Vorhandensein dieser lösbaren Verbindungen kann das Vierwegemischventil im Bedarfsfall auf einfache Art demontiert werden.In the two inflow lines to the mixing valve according to a further embodiment of the invention return valve, which serve to avoid incorrect circulation, in an advantageous Installed in each case within a pipe fitting. By the presence of these releasable connections the four-way mixing valve can be easily dismantled if necessary become.
Die Rohrleitungsanschlüsse sind in bekannter Weise stets paarweise, jeweils für Vorlauf und Rücklauf des Wärmeträgermediums ausgebildet.The pipe connections are in a known manner always in pairs, each for forward and reverse of the Heat transfer medium educated.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die hydraulichen Verbindungsglieder für die oben genannten diskreten Bauelemente der Heizungstechnik mit den dazugehörigen Umwälz- und Mischeinrichtungen für das Wärmeträgermedium zu einer zentralen, als Serienerzeugnis zu fertigenden Baueinheit derart vereinigt, daß die einzelnen Bauelemente lediglich durch Installation von Verbindungsleitungen anschließbar sind und die zumeist fertigkonfektionierten externen Heizkessel-, Fernwärme- oder Heizkreisregelungseinrichtungen die Steuerungs- und Regelfunktionen für die Bauelemente der zentralen Baueinheit mit übernehmen.According to the preferred embodiment of the invention are the hydraulic links for the above Discrete components of heating technology with the associated recirculation and Mixing devices for the heat transfer medium to a central unit to be manufactured as a series product so united that the individual components only by installing connecting lines can be connected and the mostly ready-made external boiler, district heating or Heating circuit control devices the control and regulating functions for the components the central unit.
Durch Beibehaltung diskreter Bauelemente statt der kombinierten, wie beispielsweise Heizwasser-/Warmwasserkombispeicher, sind in vorteilhafter Weise ein übersichtlicher Aufbau und eine energieökonomische Fahrweise der Gesamtanlage sowie die strikte Einhaltung vorgegebener Temperaturgrenzen erreichbar.By maintaining discrete components instead the combined, such as heating water / hot water combination storage, are advantageously a clear Construction and an energy economic Driving style of the entire system and strict adherence to specified Temperature limits attainable.
Die zu schaffende Baueinheit ist somit sowohl für die Ausstattung von Neuanlagen als auch zur Nachrüstung an bestehenden Heizsystemen geeignet.The unit to be created is thus for both the equipment of new plants as well as for retrofitting existing heating systems.
Dadurch ist es weiterhin in vorteilhafter Weise möglich, bei Nutzung herkömmlicher diskreter Bauelemente der Heizungstechnik, beispielsweise Öl-/Gas-Heizkessel, Warmwasserbereiter mit Ladepumpe, Heizwasser-Pufferspeicher mit angeschlossenem Wärmeerzeuger, Heizkreissammler und -verteiler mit Mischungsregelung und Umwälzpumpe, eine optimale Zusammenführung von Heizmedienströmen unterschiedlicher Herkunft und Wertigkeit auf schaltungs- und steuerungstechnisch einfache Art und hohem Nutzeffekt nach den technischen Regeln der Heizungs- und Sanitärtechnik zu erreichen.This makes it more advantageous Way possible when using conventional discrete components of heating technology, for example oil / gas boilers, Water heater with charge pump, heating water buffer storage with connected heat generator, Heating circuit collector and distributor with mixture control and circulation pump, one optimal merging of heating medium flows different origins and values on circuit and control technology simple type and high efficiency according to the technical rules of Heating and sanitary technology to reach.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden
nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der
Erfindung anhand der
Es zeigen:Show it:
In der in
Die zentrale Sammel- und Verteileinrichtung ist
mit
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist
in dem Heizungs- und Warmwasserversorgungssystem
Die in den
Die in den
Dabei ist entsprechend der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung die erste Zuströmöffnung der
in den zentralen Sammel- und Verteileinrichtungen
Um in der Sammel- und Verteileinrichtung des jeweiligen Heizungs- und Warmwasserversorgungssystems die Montage der Verteiler-Rohrleitungen in einer Ebene zu ermöglichen, sind an den Kreuzungspunkten in die Rohrleitungen entweder in waagerechter oder in senkrechter Richtung (nicht näher dargestellte) Ringfittings eingesetzt, durch deren Öffnungen jeweils die kreuzenden Rohrleitungen hindurchgeführt sind.In order to enable the installation of the distribution pipes in one level in the collection and distribution system of the respective heating and hot water supply system, ring fittings are used in the pipes either in the horizontal or in the vertical direction (not shown in more detail) at the crossing points Openings are passed through the crossing pipes.
Montagetechnische Vorteile sind insbesondere
dann erzielbar, wenn die beiden dem(n) jeweiligen Vierwegemischventil(en)
zugeordneten Verteiler aus Hohlprofilen bestehen, welche eingesetzte Durchführungsbuchsen
In die beiden Zuströmleitungen
zu dem jeweiligen Mischventil sind innerhalb von Rohrverschraubungen
angeordnete Rückflußverhinderer
Die Rohrleitungsanschlüsse sind in bekannter Weise stets paarweise, jeweils für Vorlauf und Rücklauf des Wärmeträgermediums ausgebildet.The pipe connections are in a known manner always in pairs, each for forward and reverse of the Heat transfer medium educated.
Die hydraulichen Verbindungsglieder
für die vorstehend
genannten Bauelemente der Heizungstechnik sind mit den dazugehörigen Umwälz- und Mischeinrichtungen
für das
Wärmeträgermedium
zu einer zentralen, als Serienerzeugnis zu fertigenden Sammel- und
Verteileinrichtung
Durch Beibehaltung diskreter Bauelemente statt der kombinierten, wie beispielsweise Heizwasser-/Warmwasserkombispeicher, sind in vorteilhafter Weise ein übersichtlicher Aufbau der Gesamtanlagen, eine energieökonomische Fahrweise und die strikte Einhaltung vorgegebener Temperaturgrenzen erreichbar.By maintaining discrete components instead the combined, such as heating water / hot water combination storage, are advantageously a clear Construction of the entire system, an energy-efficient driving style and the strict Compliance with specified temperature limits can be achieved.
Die Sammel- und Verteileinrichtungen
Dadurch ist es weiterhin in vorteilhafter Weise möglich, bei Nutzung herkömmlicher diskreter Bauelemente der Heizungstechnik, beispielsweise Öl-/Gas-Heizkessel, Warmwasserbereiter mit Ladepumpe, Heizwasser-Pufferspeicher mit einem angeschlossenen Wärmeerzeuger, Heizkreissammler und -verteiler mit Mischungsregelung und Umwälzpumpe, eine optimale Zusammenführung von Heizmedienströmen unterschiedlicher Herkunft und Wertigkeit auf schaltungs- und steuerungstechnisch einfache Art und mit hohem Nutzeffekt nach den technischen Regeln der Heizungs- und Sanitärtechnik zu erreichen.This makes it more advantageous Way possible when using conventional discrete components of heating technology, for example oil / gas boilers, Water heater with charge pump, heating water buffer storage with a connected heat generator, Heating circuit collector and distributor with mixture control and circulation pump, an optimal merging of heating medium flows different origins and values on circuit and control technology simple type and with high efficiency according to the technical rules heating and sanitary engineering to reach.
Die in den
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.The invention is limited in their execution not to the preferred embodiments given above. Rather, a number of variants are conceivable, which of the shown solution also in principle different types Makes use of.
Claims (14)
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