DE2154900C2

DE2154900C2 - Druckhalteeinrichtung für geschlossene Heizsysteme

Info

Publication number: DE2154900C2
Application number: DE19712154900
Authority: DE
Inventors: Jack Norman Wilmslow Cheshire Saunders
Original assignee: Warmac Ltd
Current assignee: Warmac Ltd
Priority date: 1970-11-04
Filing date: 1971-11-04
Publication date: 1981-10-08
Also published as: GB1355496A; AU452891B2; IT951695B; NL7115222A; CA962646A; ES396606A1; AU3517771A; LU64166A1; DE2154900A1; FR2113571A5; NL166779C; BE774750A

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckhalteeinrichtung für geschlossene Heizsysteme, bei denen das Heizmedium unter Überdruck stteht, mit einem Niederdruckbehälter und mindestens einer Verbindungsleitung zwischen Niederdruckbehälter und Heizsystem in der eine Pumpe und mindestens ein druckgesteuertes Ventil angeordnet sind.

Aus der GB-PS 814 729 ist ein geschlossenes Heizsystem bekannt, welches mit einem Hochdruckbehälter mit geeignetem Gaspuffer zur Regelung des Heizkreisdruckes mit einer Pumpe versehen ist. Derartige Hochdruckbehälter sind jedoch konstruktiv aufwendig und damit teuer. Aus der Zeitschrift »Heating, Piping & Air Conditioning«, Dezember 1969, Seite 121 und 122 ist ein Heizsystem bekannt, welches ohne einen Hochdruckbehälter auskommt. Bei diesem Heizsystem müssen jedoch die beiden vorhandenen Pumpen entsprechend der auftretenden Druckänderungen ständig ein- und ausgeschaltet werden. Derartig hochbelastete Pumpen sind in einem Heizsystem jedoch von Nachteil, da die hohe Belastung zu häufigem Ausfall der Pumpen und damit des gesamten Heizsystems führen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Druckhalteeinrichtung für geschlossene Heizsysteme zu schaffen, bei der die Regelung des Druckes im Heizsystem ohne Hochdruckbehälter erfolgen kann und bei der die Schaltfrequenz der für die Regelung erforderlichen Pumpe so gering wie möglich gehalten werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelost durch eine Druckhalteeinrichtung für geschlossene Heizsysteme

ίο der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Pumpe bei einem bestimmten, unter dem Sollwert liegenden Druck in Betrieb gesetzt wird, um den Druck im Heizsystem bis in die Nähe des Wertes heraufzusetzen, bei welchem das druckgesteuerte Ventil

:5 sich zu öffnen beginnt und daß die Pumpe zur Reduzierung der Ein- und Ausschaltvorgänge nach Erreichen dieses Wertes für einen bestimmten Zeitraum weiterläuft

Um ein zu häufiges Ein- und Ausschalten der Pumpen

zu vermeiden, sind Verzögerungsschalter und Druckschalter vorgesehen, die dabei so aufeinander abgestimmt sind, daß die Pumpen einerseits bei einen ersten vorgegebenen Druck eingeschaltet werden und andererseits bei einem zweiten vorgegebenen Druck mit Verzögerung ausgeschaltet werden. Die erfindungsgemäße Druckhalteeinrichtung für ein geschlossenes Heizsystem bietet weiterhin gegenüber bisher bekannten Heizsystemen den Vorteil, daß der Druck innerhalb engerer Grenzen geregelt werden kann.

Weitere Einzelheiten der Druckhalteeinrichtung für geschlossene Heizsysteme sind den Unteransprüchen 2 bis 4 zu entnehmen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei auf die Zeich nung Bezug genommen wird, in der ein Heizsystem nach der Erfindung schematisch gezeigt ist

Gemäß der Zeichnung besteht ein Heizkreislauf aus einem Kessel B und einer Verbrauchsstation L, welche beispielsweise aus einer Anzahl von Heizkörpern bestehen kann.

Der Heizkreislauf, der zum Zwecke der Übersichtlichkeit in kleinerem Maßstab als der Rest der Zeichnung gezeigt ist ist mit einem Niederdruckbehälter Cmit Hilfe von drei Verbindungsleitungen Nl, N2 und Λ/3 verbunden, die in den Niederdruckbehälter C hineinragen und gemeinsam in eine Verbindungsleitung A/münden, die in den Heizkreislauf hineinführt

Die Verbindungsleitung N1 erstreckt sich nach unten in den Niederdrackbehälter C und endet in der Nähe seines Bodens, wobei sie an ihrem unteren Ende mit einer Mischvorrichtung M ausgestattet ist. In der Verbindungsleitung Ni ist ein druckgesteuertes Ventil T eingesetzt, das mit Hilfe des Druckreglers PC entsprechend dem im Heizkreislauf herrschenden

Druck Steuer- bzw. regelbar ist.

Verbindungsleitungen Λ/2 und /V3 ragen durch die Wandung des Niederdruckbehälters C in der Nähe seines Bodens. In jeder dieser Verbindungisleitungen befindet sich eine Pumpe Pi, P2, die jeweils von Druckschaltern PSi, PS2 und Verzögerungsschaltern D1, DI gesteuert werden. Die Druckschalter sind dabei dem Druck im Heizkreislauf unterworfen. In den Verbindungsleitungen Ni, N2 befinden sich zwischen den Pumpen Pi, P2 und dem Niederdruckbehälter C Trennventile IVi, fV2. Auf der anderen Seite der Pumpen Pi und P2 sind Rückschlagventile NVi, NV2 und Trennventile IVi, IV4 angebracht. Der Niederdruckbehälter Cist offen ausgebildet und

ist mit einem Sehwimmerventil FV für die Zufuhr von benötigtem Ersatzwasser ausgestattet.

In der beschriebenen Ausfflhrungsform sind die Pumpen Pl, P2 vom Kreiselpumpentyp und das Ventil Tist als Überströmventil mit Entlüftung ausgebildet

Das System weist die folgenden Druckcharakteristika auf;

Maximaler Druck bei dem das	4,7 bar
Ventil Tvoll geöffnet ist
Gleichgewichtszustand bei
geöffnetem Ventil T	4,6 bar
und laufenden Pumpen P1, PI	435 bar
Druck, bei dem das Ventil Tschließt
Druck, bei dem der	4,4 bar
Druckschalter PS 1 ausschaltet
Druck, bei dem der	43 bar
Druckschalter PS 2 ausschaltet
Druck, bei dem der	4 bar
Druckschalter PS 1 einschaltet
Druck, bei dem der	Z3 bar
Druckschalter PS 2 einschaltet

Die angegebenen Drücke beziehen sich auf die, die im Heizkreislauf herrschen.

In der beschriebenen Ausführungsform ist der Heizkreislauf groß dimensioniert und jede Pumpe PX, P2 weist eine Kapazität auf, die dem halben zu erwartenden Maximalbedarf entspricht

Im folgenden wird die Arbeitsweise des Heizsystems beschrieben. Dabei wird zunächst davon ausgegangen, daß das System eingeschaltet ist und sich in einem Gleichgewichtszustand befindet, d. h. daß im vorliegenden Beispiel der Druck im Heizkreislauf zwischen 4 und 4^5 bar liegt

Wenn der Druck im Heizkreislauf infolge eines Temperaturanstiegs und einer dementsprechenden Volumenzunahme des Wassers auf 435 bar ansteigt, öffnet sich das Ventil T. Sein Öffnungsgrad nimmt mit steigendem Druck zu und ist bei 4,7 bar vollständig geöffnet Die überschüssige Wassermenge wird durch das Ventil Tin den Niederdruckbehälter Ctransportiert Der Druck im Heizkreislauf sinkt schließlich auf 435 bar ab, wo sich das Ventil Vschließt

Wenn der Druck im Heizkreislauf aus irgendwelchen Gründen fällt (unter normalen Umständen tritt ein Druckabfall nur dann ein, wenn das Wasser infolge eines Temperaturabfalls sich zusammenzieht), schaltet sich der Druckschalter PS 1 ein, wenn der Druck auf 4 bar fällt, und die Pumpe Pi beginnt zu arbeiten.

Wenn diese Pumpe nicht zur Deckung des Bedarfs ausreicht, sinkt der Druck weiter, und wenn er auf 3,9 bar abgesunken ist, schaltet sich der Schalter PS 2 ein und die Pumpe PI beginnt zu arbeiten. Beide Pumpen speisen zusammen genügend Wasser in den Heizkreislauf, um den durch die Volumenkontraktion des Wassers hervorgerufenen Maximalbedarf zu dekken. Im Normalfall, wenn kein Maximalbedarf besteht, schaltet der Druckschalter PS 1, wenn der Druck einen Betrag von 43 bar erreicht hat Der Verzögerungsschalter Di gestattet jedoch nicht, daß die Pumpe Pl abschaltet, bevor ein bestimmter zusätzlicher Zeitraum verstrichen ist, wodurch der Druck weiter ansteigt. Bei 4,4 bar schaltet der Druckschalter PS2 den Verzögerungsschalter D 2 aus, der in ähnlicher Weise verhindert, daß die Pumpe P 2 abstoppt bevor ein bestimmter zusätzlicher Zeitraum verstrichen ist Der Druck iin Heizkreislauf steigt daher weiter an. Bei 435 bar öffnet das Ventil T mit steigendem Druck, bis normalerweise bei 4,6 bar und bei immer noch laufenden Pumpen P1, P2 der Gleichgewichtszustand erreicht ist Schließlich schalten beide Pumpen Pl, P 2 ab und der Druck fallt sehr schnell auf 435 bar ab, wo das Ventil T schließt Wenn zu irgendeiner Zeit die Fördermenge einer Pumpe oder beider Pumpen Pl, P2 größer ist als zur Deckung des Bedarfs erforderlich ist, steigt der Druck gleichfalls auf 435 bar an, wo sich das Überströmventil

to öffnet und sich des Überschusses annimmt

Die Charakteristika des Ventils T und der Pumpen Pl, P 2 sind so gewählt daß, wenn eine Pumpe oder beide Pumpen arbeiten, nachdem der Bedarf gedeckt ist (d. h. unter Einfluß des Verzögerungsschalters oder der Verzögerungsschalter und wenn der Druck auf über 435 bar angestiegen ist), der Druck, wie bereits erwähnt weiterhin bis auf 4,6 bar ansteigt wo eine relativ kleine Strömung durch das Ventil Tgeht (die jedoch ausreicht um eine nachteilige Wärmeerzeugung der Pumpe oder der Pumpen Pl, P2 zu vermeiden), wobei die entsprechend kleine öffnung des Ventils Tdas schnelle Schließen des Ventils erleichtert, wen.i der Druck nach dem Abschalten der Pumpen absinkt Der Druckabfall ist somit begrenzt so daß die Pumpen nicht wieder eingeschaltet werden, bevor der Druck nicht weiter abgesunken ist (d. h. von 435 bar auf 4,0 bar, verursacht durch die Abnahme des Wasservolumens im Heizkreislauf). Die Verzögerungsschalter sind weiterhin so gebaut, daß beim Einschalten einer Pumpe sie für eine Zeitspanne läuft die ausreicht daii, selbst wenn die Pumpe gleich nach dem Abschalten wieder eingeschaltet wird, das Abschalten und Einschalten nicht so häufig eintritt daß die Wicklungen und Schaltkontakte beschädigt werden.

Es können verschiedene Typen von Niederdruckbehältern verwendet werden, wobei die Bezeichnung »Niederdruck« als atmosphärischer Druck oder ein leicht darüberliegender Druck zu verstehen ist. Der einfache, vorstehend beschriebene offene Tank ist sehr geeignet Es eignen sich jedoch auch bestimmte andere Ausführungsformen. De. Niederdruckbehälter kann auch als geschlossener Kessel ausgebildet sein, der ein inertes Gaspolster aufweist dessen Druck nicht größer ist als der, welcher einer Wassersäule von der gleichen Höhe wie der Behälter entspricht In diesem Fall kann der Druck das Gaspolsters einerseits mit Hufe eines Entlüftungsventils (zur Verhinderung eines zu großen Druckanstiegs) und andererseits durch automatischen Ersatz des inerten Gases (zur Aufrechterhaltung eines geeigneten Minimaldrucks) geregelt werden.

Die Anzahl der zu verwendenden Pumpen und deren Kapazitäten hängt von den jeweiligen Umständen und in einigen Fällen auch von gewünschten Arbeitschara'vteristika ab. Zum Beispiel kann bei kleinen Heizsystemen eine Pumpe zur Bestreitung der zu vermutenden maximalen Fördermenge ausreichen, obwohl zwei Pumpen verwendet werden. Die andere Pumpe wirkt dabei als Hilfspumpe für Notfälle. In anderen Anordnungen kann eine Hilfspumpe mit kleiner Kapazität zusätzlich verwendet werden, die mit einer etwas längeren Verzögerung als die Hauptpumpe oder Hauptpumpen arbeitet Eine derartige I Jilfspumpe kann ein kleines, sich im Heizkreislaut' bildendes Leck ausgleichen.

Die Membran des Ventils T kann direkt dem im Heizkreislauf herrschenden Druck ausgesetzt werden, anstatt daß sie, wie in den Ausführungsformen anhand der Zeichnungen beschrieben, auf eine dazwischenge-

schaltete Vorrichtung anspricht, auf welche der Druck direkt einwirkt.

Obwohl die Verbindung zum Niederdruckbehälter mit lediglich einem Ventil beschrieben ist, IaBt sich die Verwendung von mehr als einem Ventil jedoch nicht ausschließen. Bei Verwendung mehrerer Ventile müssen die jeweiligen öffnungs- und Schließdrücke in geeigneter Weise aufeinander abgestimmt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckbalteeinrichtung für geschlossene Heizsysteme, bei denen das Heizmedium unter Oberdruck steht, mit einem Niederdruckbehälter und mindestens einer Verbindungsleitung zwischen Niederdruckbehälter und Heizsystem in der eine Pumpe und mindestens ein druckgesteuertes Ventil angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (P 1, P2) bei einem bestimmten, unter dem Sollwert liegenden Druck in Betrieb gesetzt wird, um den Druck im Heizsystem (B, L) bis in die Nähe des Wertes heraufzusetzen, bei welchem das druckgesteuerte Ventil (T) sich zu öffnen beginnt, und daß die Pumpe (Pi, P2) zur Reduzierung der Ein- und Ausschaltvorgänge nach Erreichen dieses Wertes für einen bestimmten Zeitraum weiterläuft

2. Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das druckgesteuerte Ventil (T) ein membranbetätigtes Überströmventil ist

3. Heizsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmventil von einem Druckschalter (PC), der auf den Druck im Kreislauf (B, L) anspricht, betätigt wird.

4. Heizsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (Pi, P2) über Druckschalter (PS 1, PS 2) und Verzögerungsschalter (D 1, D 2) steuerbar ist

5. Heizsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß mindestens eine Pumpe (Pi, P2) als in Bereitschaft stehende Hilfspunipe vorgesehen ist.

6. Heizsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, JaE eine Pumpe im Vergleich zu den übrigen Pumpen mit kleinerer Kapazität ausgestattet ist und nach dem Abschalten der anderen Pumpen weiterläuft

7. Heizsystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen (Pl, P 2) als Kreiselpumpen ausgebildet sind.