DE2346202C3 - Zentralheizanlage mit Radiatoren - Google Patents

Description

daß unerwünschte Rückwirkungen der thermostat;-schen Steuerung von Radiatoren auf nicht thermostatisch gesteuerte Radiatoren vermieden und die letzteren überdies zu einer der Wärmeabgabe der thermostatisch gesteuerten Radiatoren entsprechenden Wärmeabgabe gebracht werden, und zwar so, daß es schon mit Hilfe von zwei Thermostaten in einer Zentralheizanlage möglich wird, an sämtlichen Radiatoren der Anlage eine hinreichend temperaturabhängige gewünschte Beheizung zu erreichen.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die in Patentanspruch 1 gekennzeichnete Maßnahme gelöst

Durch diese Maßnahme ist erreicht, daß dem Vorlaufwasser mit zunehmender Drosselung der thermostatisch gesteuerten Radiatoren zunehmend kühles Rücklaufwasser zugemischt wird, womit die aufgrund der zunehmenden Durchströmung der nicht thermostatisch gesteuerten Radiatoren erhöhte dortige Wärmeabgabe nicht nur kompensiert, sondern die letzteren sogar zu einer etwa entsprechend den thermostatisch gesteuerten Radiatoren verringerten Wärmeabgabe gebracht werden und umgekehrt, daß eine durch eine vermehrte Wärmeabgabe an den thermostatisch gesteuerten Radiatoren an sich bedingte verringerte Wärmeabgabe an den nicht thermostatisch gesteuerten Radiatoren ebenfalls so überkompensiert wird, daß auch die nicht thermostatisch gesteuerten Radiatoren stets zu einer der Wärmeabgabe der thermostatisch gesteuerten Radiatoren etwa entsprechenden Wärmeabgabe gebracht werden. Hierbei kann die Tatsache, daß die durch die erfindungsgemäße Maßnahme bewirkte Tempera'uränderung des Vorlaufwassers sich auch auf die Wärmeabgabe der thermostatisch geregelten Radiato ren auswirkt, vernachlässigt werden, weil diese Radiatoren daraufhin ja selbsttätig wieder auf die gewünschte Temperaturabgabe geregelt werden. Sofern sich dann dadurch wieder eine Änderung der Wärmeabgabe an den nicht thermostatisch gesteuerten Radiatoren ergeben sollte, wird auch diese Änderung wiederum über die erfindungsgemäß thermostatische Steuerung des Dreiwegeventils kompensiert.

Durch die DT-OS 19 54 962 ist bereits ein dem Merkmal a) des Patentanspruches 1 entsprechendes Dreiwegeventil bekannt. Dort dient das Dreiwegeventil jedoch dazu, eine zu kühle Temperatur des dem Heizkessel zugeführten Rücklaufwassers zu verhindern, zu welchem Zweck der Ventilkörper des Ventils so gesteuert wird, daß mit abnehmender Temperatur des Rücklaufwassers durch die Nebenschlußleitung zunehmend Heißwasser von der vom Heizkessel ausgehenden Vorlaufleitung unmittelbar nach dem Kessel dem Rücklaufwasser beigemischt wird. Während der der nunmehrigen Erfindung entsprechende Ventilkörper bei abnehmender Temperatur des Rücklaufwassers das letztere zunehmend mit der Nebenschlußleitung verbindet und das Rücklaufwasser somit aufgrund der Umwälzung dem Vorlaufwasser zunehmend beigemischt wird, wird bei dem vorgenannten bekannten Dreiwegeventil der Zufluß von Rücklaufwasser in das Ventil mit abnehmender Kühlwassertemperatur gedrosselt und die Verbindung von der Nebenschlußleitung zum Heizkessel hin entsprechend eröffnet, womit in diesem Falle Heißwasser von der Vorlaufleitung durch die Nebenschlußleitung wieder zum Kesselanschluß der Rücklaufleitung zurückströmt.

Konstruktive Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Zentralheizanlage in einer Schemadarstelhing,

F i g. 2 ein thermostatisch steuerbares Dreiwegeventil der Anlage gemäß F i g. 1 in einem axialen Schnitt (in gegenüber F i g. 1 stark vergrößertem Maßstab).

Gemäß dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel geht von einem Heizkessel 10 einer in üblicher Weise nach dem Zweirohrsystem arbeitenden Zentralheizanlage eine Vorlaufleitung 11 aus, die über je eine Zweigleitung 11a bzw. 116 zu zwei Gruppen von Radiotoren führt, von denen je Gruppe der Einfachheit wegen lediglich ein Radiator 18 bzw. 20 dargestellt ist. Alle Radiatoren sind über je Gruppe eine weitere Zweigleitung 12a bzw. 126 an eine zum Heizkessel 10 zurückführende Rücklaufleitung 12 angeschlossen. Unmittelbar vor dem Heizkessel 10 ist die Rücklaufleitung 12 mit der Vorlaufleitung 11 über eine Nebenschlußleitung 13 verbunden, während in der Rücklaufleitung 12 noch vor der Abzweigungsstelle der Nebenschlußleitung 13 außerdem eine Umwälzpumpe 14 angeordnet ist.

Während es bei solchen Anlagen mit einer Nebenschlußleitung 13 früher üblich war, an der Einmündungsstelle der Nebenschlußleitung 13 in die Vorlaufleitung 11 ein in F i g. 1 gestrichelt angedeutetes, motorisch antreibbares Nebenschlußventil 15 anzuordnen, ist bei der in F i g. 1 dargestellten Heizanlage ein entsprechendes Dreiwegeventil 16 in der Rücklaufleitung 12 an der Stelle der Abzweigung zur Nebenschlußleitung 13 vorgesehen. Dieses in nachstehend noch beschriebener Weise thermostatisch steuerbare Dreiwegeventil, dessen kesselseitige Ableitung in Fig. 1 mit 17 bezeichnet ist, macht das Nebenschlußventil 15 überflüssig, und es ist sogar vorteilhaft, wenn dieses Nebenschlußventil nunmehr entfällt.

Wie aus Fig. 1 weiterhin ersichtlich ist, weisen die beiden Radiatorgruppen unterschiedliche Radiatoren auf, und zwar einerseits eine Anzahl von Radiatoren mit thermostatisch gesteuerten Regelventilen, von denen in Fig. 1 lediglich ein Radiator 18 mit thermostatisch gesteuertem Regelventil 19 dargestellt ist, und anderseits Radiatoren mit handgesteuerten Regelventilen, von denen in Fig. 1 lediglich ein Radiator 20 mit handsteuerbarem Regelventil 21 dargestellt ist. Von den außerdem auch an die Rücklaufleitung 12 angeschlossenen Radiatoren sind die thermostatisch steuerbaren in größeren, nachstehend Haupträume genannten Räumen und die Radiatoren mit handsteuerbaren Regelventilen in kleineren, nachstehend Nebenräume genannten Räumen vorgesehen.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Zentralheizanlage erfolgt die thermostatische Steuerung des Dreiwegeventils 16 in Abhängigkeit von der Temperatur des zufließenden Rücklaufwassers so, daß bei abnehmender Temperatur des Rücklaufwassers der der Nebenschlußleitung 13 zugeführte Anteil des Rücklaufwassers erhöht wird und umgekehrt. Durch die entsprechende Temperaturänderung des Vorlaufwassers wird dann die Wärmeabgabe der nicht thermostatisch gesteuerten Radiatoren an die Wärmeabgabe der thermostatisch gesteuerten Radiatoren stets etwa angeglichen. Im übrigen braucht nicht befürchtet zu werden, daß sich diese Temperaturänderung des Vorlaufwassers an den thermostatisch gesteuerten Radiatoren nachteilig auswirken könnte, weil die Wärmeabgabe dort ja thermostatisch geregelt wird.

Bei der im bisherigen Umfange beschriebenen Zentralheizanlage kann es unter Umständen Schwierigkeiten bereiten, die Anlage aus einer Grenzstellung des Dreiwegeventils 16, bei der das ganze Rücklaufwasser der Nebenschlußleitung 13 zugeführt wird, wieder auf einen Heizbetrieb umzustellen. Die genannte Grenzeinstellung kann beispielsweise dann eintreten, wenn in der Übergangsjahreszeit bei einer v/armen Außentemperatur sämtliche Regelventile 19 der Radiatoren 18 und vielleicht auch noch handgesteuerte Regelventile 21 von Radiatoren 20 geschlossen waren und das Dreiwegeventil 16 durch eine entsprechend abgekühlte Temperatur des Rücklaufwassers in seine Grenzstellung gebracht worden war, bei der sämtliches Rücklaufwasser über die Nebenschlußleitung 13 wieder der Vorlaufleitung !! zugeführt wird- Sofern dann beispielsweise in einer auf einen warmen Tag folgenden kühlen Nacht die Regelventile 19 thermostatisch geöffnet werden, würde das Rücklaufwasser wegen der genannten Grenzeinstellung des Dreiwegeventils 16 auch weiterhin kühl bleiben und der Heizkessel 10 würde auch weiterhin nicht durchströmt werden.

Diesem Mangel kann jedoch dadurch begegnet werden, daß man entweder die vorgenannte Grenzeinstellung des Dreiwegeventils 16 so auslegt, daß auch hierbei stets noch eine bestimmte Mindestströmung durch die Ableitung 17 nach dem Heizkessel 10 hin verbleibt, oder daß das Dreiwegeventil 16 mittels einer in die Ableitung 17 mündenden Bypassleitung 22 umgangen wird, deren Durchströmung etwa auf 5% der maximalen Strömungsmenge in der Rücklauf leitung 12 ausgelegt ist. Diese begrenzte Durchströmung der Bypassleitung 22 kann beispielsweise an einem in dieser Leitung vorgesehenen zusätzlichen Drosselventil 23 ein für allemal eingestellt werden. Würde man die dem Heizkessel 10 zugeführte Mindestwassermenge größer wählen, dann würde man Gefahr laufen, daß der entsprechend geringere Anteil dem vom Heizkessel 10 gelieferten Vorlaufwasser zugemischten kühlen Rücklaufwassers nicht dazu ausreicht, den nicht thermostatisch gesteuerten Radiatoren 20 ein bei warmer Witterung genügend kühles Wasser zuzuführen.

Die in F i g. 2 dargestellte konstruktive Ausführungsform des Dreiwegeventils 16 weist einen Anschlußstutzen 44 zur Nebenschlußleitung 13, einen Anschlußstutzen 45 für die Ableitung 17 und einen Anschlußstutzen 46 für die von den Radiatoren 18, 20 ankommende Rücklaufleitung 12 auf, wobei die genannten drei Leitungen mit den Anschlußstutzen 44,45 und 46 jeweils mittels einer Überwurfmutter 47 bzw. 24, 25 verbunden sind. Das die genannten Anschlußstutzen aufweisende Ventilgehäuse 26 weist gemäß F i g. 2 oben einen Hals 27 auf, der nach außen abgedichtet von einer Ventilspindel 28 durchsetzt ist, die an ihrem äußeren Ende ein der Voreinstellung dienendes Handrad trägt und über ein Außengewinde 31 in einer entsprechenden Gewindebohrung des Halses 27 geführt ist

Am inneren Ende der Ventilspindel 28 ist ein Thermostatkorper 32 angeordnet, an den axial ein weiterer Spindelteil 33 anschließt Wie ersichtlich, ist der Thermostatkörper 32 von dem aus der Rücklaufleitung 12 ankommenden und entsprechend kühlen Röcklaufwasser umspült Dabei dehnt sich der Thermostatkörper 32 mit zunehmender Temperatur des Rücklauf wassers in axialer Richtung aus und umgekehrt

Der Spindelteil 33 ist sowohl mit einem unterhalb des Thermostatkörpers 32 befindlichen und in einer zylindrischen Führung des Ventilgehäuses 26 geführten

konzentrischen doppeltopfförmigen Ventilkörper 34, 34' versehen, als auch — an seinem freien Ende — mit einem Ventilkörper 35. Dabei steuert der in axialer Richtung durch konzentrische öffnungen 36 durchströmbare Ventilkörper 34 eine Anzahl von in den Anschlußstutzen 44 ausmündenden radialen öffnungen 37 der genannten zylindrischen Führung des Ventilgehäuses 26, während in den Anschlußstutzen 45 ein Gewindering 40 mittels seines Außengewindes 39 eingeschraubt ist, der an seiner äußeren Stirnseite einen zur Zusammenwirkung mit dem Ventilkörper 35 bestimmten Ventilsitz 41 aufweist. Dehnt sich der Thermostatkörper 32 aufgrund einer Erwärmung des Rücklaufwassers aus, so wird einerseits die Durchströmung der öffnungen 37 über den Ventilkörper 34 verringert und anderseits die Durchströmung zur Ableitung 17 an der Stelle des Ventilsitzes 41 vergrößert, und umgekehrt.

Wie aus F i g. 2 weiterhin ersichtlich ist, ist der Spindelteil 33 zwischen dem Ventilkörper 34 und einer inneren Ringschulter 43 des Gewinderinges 40 noch von einer Schraubenfeder 42 umgeben, die den Spindelteil 33 in Schließrichtung des Ventilkörpers 35 und damit den Thermostatkörper 32 entgegen der Richtung seiner Ausdehnung vorbelastet.

Während bei allen üblichen Ventilen in deren Schließstellung mit einer Leckdurchströmung von etwa 1 bis 2% der maximalen Durchströmung gerechnet werden kann, muß das in F i g. 2 dargestellte Dreiwegeventil zumindest dann in seiner Schließstellung eine größere Leckdurchströmung nach der Ableitung 17 hin aufweisen, wenn es nicht durch die in F i g. 1 dargestellte Bypassleitung 22 umströmt werden kann. Diese Mindest-Leckdurchströmung kann leicht dadurch sichergestellt werden, daß entlang dem Umfang des Ventilsitzes 41 eine Anzahl (nicht dargestellter) Nuter vorgesehen wird, die gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils entlang einer Erzeugenden dei Hohlkegelmantelfläche des Ventilsitzes verlaufen.

Wenn auf die beschriebene thermostatische Steuerung des Dreiwegeventils 16 bei einer Ausrüstung aller Radiatoren mit thermostatisch gesteuerten Regelventilen auch verzichtet werden könnte, so ist doch ohne weiteres verständlich, daß die Anlage bei einei teilweisen Ausrüstung mit Radiatoren mit von Hanc gesteuerten Regelventilen um so wirksamer arbeitet, je kleiner der Anteil der Radiatoren mit handgesteuerter Regelventilen ist. Mit Bezug auf die gesamte wärmeab gebende Oberfläche der Radiatoren sollte deshalb dei Oberflächenanteil der thermostatisch geregelten Radia toren mindestens ein Drittel der gesamten wärmeabge benden Oberfläche betragen.

Man kann den thermostatisch regelbaren Tempera turbereich der betroffenen Zentralheizanlagen bei spielsweise mit 40⁰C annehmen, was auch als ±20° C bezeichnet werden kann. Aufgrund der auch be maximaler Abzweigung von Rücklaufwasser zur Ne benschlußleitung 13 verbleibenden Restströmung zun Heizkessel 10, sei es durch eine vorgenannte Leckdurch strömung des Dreiwegeventils 16 oder durch di< Bypassleitung 22 nebst Drosselventil 23, ergibt sich eil verhältnismäßig großer Regelbereich des Dreiwege ventils 16, der beispielsweise bei 8% liegt, wogegen de Regelbereich der einzelnen thermostatisch steuerbare) Regelventil 19 in der Regel niedriger ist un< beispielsweise bei 4% liegt Nach einem zunächs stabilen Betriebszustand der Anlage wird deshalb di Temperaturänderung in dem die Anlage aufweisende

Gebäude von ±20° C aufgrund der Funktion des thermostatisch gesteuerten Dreiwegeventils 16 bis zu 8% davon, d.h. bis auf ±1,6°C reduziert. Dieser Regelbereich überträgt sich somit auch auf die Nebenräume, obgleich deren Radiatoren 20 keine thermostatisch gesteuerten Regelventile aufweisen. In den Radiatoren 18 mit thermostatisch gesteuerten Regelventilen 19 aufweisenden Haupträumen wird der Regelbereich von ±1,6°C indessen weiter auf 4% davon, d.h. auf ±0,064°C reduziert, was einer Genauigkeit entspricht, die man bisher mit keiner bekannten Regeleinrichtung für Zentralheizungen erreichen konnte, und insbesondere nicht mit den früher üblichen, motorisch antreibbaren Nebenschlußventilen 15, die man bei stärkeren Temperaturänderungen erfahrungsgemäß meist noch von Hand im Sinne einer Änderung ihrer Umströmung nacheinsiellen mußte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

709 682/326

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Zentralheizanlage nach dem Zweirohrsystem mit mehreren Radiatoren, von denen wenigstens einer mit einem thermostatisch in Abhängigkeit von der zugeordneten Raumtemperatur geregelten und wenigstens ein anderer mit einem von Hand einstellbaren Regelventil versehen ist, mit einer von einem gemeinsamen Heizkessel ausgehenden Vorlaufleitung und einer zu diesem zurückführenden Rücklaufleitung, wobei von der letzteren nahe dem Heizkessel eine Nebenschlußleitung zur Vorlaufleitung führt und an der zur Nebenschlußleitung führenden Abzweigstelle der Rücklaufleitung ein Dreiwegeventil zur unterschiedlichen Mengeneinstellung des zum Heizkessel und zur Nebenschlußleitung verzweigten Rücklaufwassers angeordnet ist, und wobei in dem außerhalb des Heizkessels und der Nebenschlußleitung befindlichen Bereich des Wasserkreislaufes eine Umwälzpumpe vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale, von denen das Merkmal a) an sich bekannt ist:

a) der Ventilkörper (34, 35) des Dreiwegeventils (16) ist aus seiner Schließstellung, bei der ein Durchfluß von Rücklaufwasser zum Heizkessel (10) unterbrochen ist, thermostatisch, und zwar mit zunehmender Temperatur des eintrittsseitigen Rücklaufwassers im Sinne einer Vergrößerung des Durchflußquerschnittes für Rücklaufwasser nach dem Heizkessel (10) hin und einer entsprechenden Verkleinerung des Öffnungsquerschnittes zur Nebenschlußleitung (13) hin, bis in seine Öffnungsstellung bringbar und umgekehrt;

b) der Ventilkörper (34, 35) öffnet bei seiner Schließbewegung entsprechend zunehmend die Verbindung des eintrittsseitigen Rücklaufwassers zur Nebenschlußleitung (13) und umgekehrt.

2. Heizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Heizkessel (10) zuströmende Wasseranteil aus der Rücklaufleitung (12) mittels des Dreiwegeventils (16) in an sich bekannter Weise nur bis auf einen Restanteil drosselbar ist.

3. Heizanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Strömungsweg nach dem Heizkessel (10) drosselnde Ventilkörper (35) des Dreiwegeventils (16) in seiner Schließstellung gegenüber dem zugeordneten Ventilsitz (41) einen kleinen Durchströmungsquerschnitt freiläßt.

4. Heizanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreiwegeventil (16) von einer von der Rücklaufleitung (12) zur kesselseitigen Ableitung (17) führenden Bypassleitung (22) umgangen ist, in der ein Drosselventil (23) angeordnet ist.

5. Heizanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bei geschlossenem Dreiwegeventil (16) nach dem Heizkessel (10) hin verbleibende Durchströmungsquerschnitt auf einen Restanteil von etwa 5% der durch die Rücklaufleitung (12) in der Zeiteinheil zuströmenden Wassermenge abgestimmt ist.

Bei einer der Gattung des Hauptanspruchs entsprechenden, in der GB-PS 9 41 815 beschriebenen Zentralheizanlage ist durch das Dreiwegeventil erreicht, daß den Radiatoren in einem von einer Pumpe her kontinuierlich strömenden Wasserkreislauf stets ein nicht zu warmes, in seiner Heizwirkung klimatisch zuträgliches Warmwasser zugeleitet wird, obgleich der Heizkessel entsprechend einem Betrieb mit optimalem Wirkungsgrad wesentlich heißeres Heizwasser liefert

lu Unter der Voraussetzung, daß die einzelnen Radiatoren über jeweils ein von Hand einstellbares Regelventil so eingestellt sind, daß in den beheizten Räumen bei einer bestimmten Außentemperatur die jeweils gewünschte Temperatur herrscht, genügt es, das von Hand

'5 einstellbare Dreiwegeventil in Abhängigkeit von der Außentemperatur jeweils so einzustellen, daß der über die Nebenschlußleitung geleitete Anteil des Rücklaufwassers mit sinkender Außentemperatur entsprechend abnimmt

ίο Bei Zentralheizanlagen mit Radiatoren ist es inzwischen auch üblich, die Wärmeabgabe der Radiatoren entweder einzeln je Radiator oder für alle Radiatoren gemeinsam thermostatisch zu regeln, wobei der Thermostat beispielsweise auf die in einem zu

*s beheizenden Raum herrschende Temperatur ansprechen kann. Der die Wärmeabgabe eines einzelnen Radiators regelnde Thermostat steuert üann ein sonst von Hand, einstellbares Regelventil, durch welches die Durchströmung des Radiators bestimmt wird. Abgesehen davon, daß eine solche thermostatische Steuerung der Regelventile bei einer nur geringfügigen Konvektionsströmung am Radiator, d. h. bei kleinen beheizten Räumen, mangelhaft ausfällt, sind die zur Verfügung stehenden Thermostate auch verhältnismäßig teuer.

Man hat deshalb versucht, lediglich die große Räume beheizenden Radiatoren thermostatisch zu regeln, während in kleineren Räumen, wie Vorzimmern, Badezimmern und dergleichen Nebenräumen, konventionelle Radiatoren mit lediglich von Hand einstellbaren Regelventilen belassen wurden. Man ging dabei von der Annahme aus, daß die damit möglichen Temperaturunterschiede in den Haupt- und den Nebenräumen vernachlässigt werden könnten und außerdem natürlich auch die Möglichkeit verblieb, die Regelventile dieser Radiatoren von Hand auf die gewünschte Wärmeabgabe nachzustellen. Indessen blieb es unbefriedigend, daß die genannten Nebenräume entweder einer häufigen Handeinstellung ihrer Radiatoren bedurften oder mangels einer Nachstellung in ihrer Wärmeabgabe gerade eine zur Wärmeabgabe der geregelten Radiatoren unterschiedliche Änderung erfuhren. Offensichtlich hat nämlich eine zunehmende Drosselung der thermostatisch gesteuerten Radiatoren eine zunehmende Durchströmung der übrigen, nicht thermostatisch gesteuerten Radiatoren zur Folge, was dort — ganz im Gegensatz zur verringerten Wärmeabgabe an den thermostatisch gesteuerten Radiatoren — zu einer erhöhten Wärmeabgabe führt, wobei in diesem Falle zugleich eine Temperaturabnahme des zum Heizkessel

^i)O zurückströmenden Rücklaufwassers festzustellen ist. Umgekehrt zieht eine vergrößerte Wärmeabgabe an den thermostatisch gesteuerten Radiatoren trotz einer Temperaturerhöhung des zum Heizkessel zurückströmenden Rücklaufwassers eine verringerte Wärmeabga-

^u> be an den nicht thermostatisch gesteuerten Radiatoren nach sich.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die betroffene Zentralheizanlage so zu vervollkommnen,