DE2521546C3

DE2521546C3 - Druckhalteeinrichtung fur ein Fernheiznetz

Info

Publication number: DE2521546C3
Application number: DE2521546A
Authority: DE
Inventors: Klaus 3500 Kassel Schulte-Bonsfeld
Original assignee: Rud Otto Meyer GmbH and Co KG
Current assignee: Imtech Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 1975-05-15
Filing date: 1975-05-15
Publication date: 1979-09-27
Also published as: DE2521546A1; DE2521546B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Drucki.alteeinrichtung für ein Fernheiznetz mit einem durch den Ruhedruck gesteuerten Überströmventil und einer drehzahlveränderlichen Druckdiktierpumpe.

Derartige Druckhalteeinrichtungen dienen dem Zweck, in Fernheiznetzen einen bestimmten Druck, den Ruhedruck, aufrechtzuerhalten. Dieser soll bewirken, *o daß mit Sicherheit auch der höchste Punkt des Fernheiznetzes mit Wasser gefüllt ist und daß, insbesondere bei Heißwassernetzen, Verdampfen des Betriebsmittels auf jeden Fall verhindert wird. Deshalb ist der Ruhedruck höher als der der höchsten <5 Betriebstemperatur des Fernheiznetzes zugeordnete Sattdampfdruck.

Um den Ruhedruck im Fernheiznetz auf gleicher Höhe zu halten, müssen Volumenänderungen in diesem ausgeglichen werden. Das Volumen des im Fernheiznetz enthaltenen Wassers nimmt beim Aufheizen zu: Das Ausdehnungsvolumen muß also abgespeist werden. Durch Verluste, Umstellung auf eine geringere Betriebstemperatur oder Abkühlung bei Außerbetriebnahme der Anlage nimmt das Volumen ab. Die Schrumpfung muß durch Zuspeisen mittels einer Druckdiktierpumpe ausgeglichen werden. Diese ist für den größten Förderstrom bei Außerbetriebnahme auszulegen. Während des normalen Betriebes wird nur ein ganz geringer Förderstrom benötigt, der in gleicher Höhe durch das ^h" Überströmventil abgespeist wird. Während der Aufheizperiode dagegen überwiegt immer die Volumenzunahme, so daß ständig abgespeist werden muß. Dabei kann die Druckdiktierpumpe abgestellt werden. Für die Auslegung und die Charakteristik der Druckdiktierpum- "~> pe ist ferner von Bedeutung, daß ihre Förderhöhe Druckänderungen im Fernheiznetz folgen muß, die durch Zu- und Abschalten von Netzteilen und durch Drehzahländerungen der geregelten Netzpumpe auftreten können.

Für Druckhalteeinrichtungen mit Druckdiktierpumpen und Oberströmventilen und insbesondere für das Anpassen an die unterschiedlichen Betriebszustände sind verschiedene Schaltmöglichkeiten bekannt

Es ist bekannt der Druckdiktierpumpe ein. Einströmventil nachzuschalten, das den jeweils überscLüssigen Förderstrom wegdrosselt (DE-PS 15 79 965).

In der Zeitschrift »Heizung, Lüftung, Haustechnik«, 25. Jahrgang 1974, Heft Nr. 10, Oktober, wird auf S. 320 bis 322 über verschiedene Maßnahmen zum Anpassen der Förderleistung der Druckdiktierpumpe an die jeweiligen Betriebszustände berichtet; Abschalten der Druckdiktierpumpe, zwei in Folge geschaltete Überströmventile, Drehzahlregelung der Diktierpumpe sind solche Mittel. Dort nicht erwähnt, aber ebenfalls bekannt ist die Anwendung von zwei Druckdiktierpumpen unterschiedlicher Leistung für den Maximalbedarf bei Außerbetriebnahme der Anlage und für minimale Einspeisung beim laufenden Betrieb.

Alle diese Lösungen haben erhebliche Nachteile: hohe Drossel Verluste, hohe Kosten durch ein zweites Überströmventil, komplizierte Regeleinrichtungen oder durch eine zweite Druckdiktierpumpe mit Reservepumpe und Armaturen. Die in der Zeitschrift »Heizung, Lüftung, Haustechnik« vorgeschlagene, druckabhängige Drehzahlregelung kommt dem Wunsch nach einer optimalen Anpassung des Pumpenbetriebs an den Fernheiznetzbetrieb durchaus nahe, jedoch ist die Druckabhängigkeit der Steuerung der Pumpendrehzahl eine erhebliche Schwäche dieses Systems. Die Schaltung kann nämlich nur verwirklicht werden, wenn an der druckneutralen Stelle des Fernheiznetzes, also dort wo der geregelte Ruhedruck herrscht, zugespeist wird, d. h. bei einer Anlage mit zwei Netzpumpen zwischen diesen beiden oder z. B. in der der Netzpumpe parallelgeschalteten Kurzschlußleitung (DE-PS 12 1^508).

Hiermit ist der Übelstand verbunden, daß beim Abspeisen heißes Vorlaufwasser in das Ausdehnungsgefäß gelangt. Außerdem entstehen in der Praxis hierbei regeltechnische Probleme infolge der sich überschneidenden Proportionalbereiche von Drehzahl- und Abspeisesteuerung. Die diesen Schaltungen gegenüber fortschrittliche Freizügigkeit in bezug auf den Anschlußpunkt der Druckhalteeinrichtung (DE-PS 14 54 455 oder DE-PS 15 79 965) kann mit der netzdruckabhängigen Steuerung der Pumpendrehzahl nicht ausgenutzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist, die Leistung der Druckdiktierpumpe den nach Förderhöhe und Förderstrom wechselnden Anforderungen des Fernheiznetzes bestmöglich anzupassen, dabei gleichzeitig aber Freizügigkeit in der Wahl des Anschlußpunktes der Druckhalteeinrichtung zu erhalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, die Drehzahl der Druckdiktierpumpe in Abhängigkeit von dem durch das Überströmventil abgespeisten Wasserstrom zu steuern. In zweckmäßiger Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird der Förderstrom der Druckdiktierpumpe, also der Zuspeisestrom auf einen möglichst niedrigen Wert so eingestellt, daß der im laufenden Betrieb der Anlage gleich niedrige Abspeisestrom noch zur Abgabe eines Steuerimpulses in einer Meßblende oder -düse ausreicht, die dem Überströmventil in der Überströmleitung nachgeschaltet ist. Der Steuerimpuls kann auch aus der Stellung der Spindel des Überströmventils gewonnen werden, die mit einem

entsprechendem mechanischen oder elektrischen Geber ausgerüstet ist.

Eine Drehzahlsteuerung dieser Art ist ein sehr einfaches, kostensparendes Mittel bei Bau und Betrieb von Fernheizanlagen. Im Gegensatz zu einer netzdruckabhängigen Steuerung der Pumpendrehzahl ermöglicht der Erfindungsgedanke eine außerordentlich genaue Einhaltung des Ruhedruckes. Ein weiterer Vorteil ist die Wahrung der Freizügigkeit in der Wahl des Anschlußpunktes der Druckhalteeinrichtung an das Fernheiznetz.

Damit kann sicher vermieden werden, daß beim Abspeisen heißes Vorlaufwasser ins Ausdehnungsgefäß gelangt Die Vorteile, welche Schaltungen nach DE-OS 14 54455 oder DE-PS 15 79 965 gegenüber der Anwendung von zwei Netzpumpen oder auch einer Schaltung nach DE-PS 12 16 508 bieten, können voll ausgenutzt werden, d. h. im wesentlichen: Der Zu- und Abspeisestrom fließt nicht durch die Kurzschluß-Drosselstrecke zwischen Vor- und Rücklauf der Netzpumpe. Das Teilstück der Kurzschlußstrecke vor der Meßstelle ist also immer von dem gleichen geringen Wacserstrom durchflossen wie das der Meßstelle nachgeschaltete Teilstück der Kurzschlußstrecke. Die Anteile der beiden Teilstücke im Druckverlust der ganzen Kurzschluß-Drosselstrecke stehen damit bei allen Betriebszuständen im gleichen Verhältnis zueinander, wodurch natürlich beste Voraussetzungen für eine sehr genaue Regelung des Ruhedruckes gegeben sind. Außerdem kann die Kurzschluß-Drosselstrecke, die ja nun nicht für den größten Zu- oder Abspeisestrom ausgelegt zu werden braucht, mit erheblich geringerem Querschnitt verlegt werden, mit allen günstigen Folgen wie Einsparung an Kosten für Material und Armaturen, wie auch an Betriebskosten.

Es hat sich außerdem gezeigt, daß mit Hilfe des Erfindungsgedankens ein außerordentlich gleichmäßiger und sicherer Netzbetrieb gefahren werden kann. Das ist leicht erklärlich, da ja den durch Zu- und Abschalten ^r on Netzteilen oder durch Drehzahländerungen der Netzpumpe hervorgerufenen Druckänderungen sofort entsprochen wird, indem das Überströmventil sich öffnet oder schließt, während die Drehzahl der Druckdiktierpumpe in Folgeschaltung auf den neuen Betriebszustand geführt wird.

Im folgenden wird die DruckhaltecJnrichtung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.

A b b. 1 und 2 sind Wirkschemata von Druckdiktiereinrichtungen mit drehzahh-eränderlichen Druckdiktierpumpen nach der Erfindung.

Abb. 3 ist eine schematische Darstellung der einzelnen Betriebszustände einer derartigen Druckdiktiereinrichtung.

In A b b. 1 und 2 ist mit 1 eine Druckdiktierpumpe bezeichnet, die über eine Leitung 2 an einer beliebigen Stelle des nicht dargestellten Fernheiznetzes angeschlossen ist. In einer Überströmleitung 3 ist ein Überströmventil 4, das über eine Steuerleitung 5 mit einer Druckentnahmestelle des Fernheiznetzes verbunden ist, an der Ruhedruck herrscht Mit 6 ist ein Vorratsbehälter bezeichnet, aus dem die Druckdiktier-

pumpe saugt und in den das Überströmwasser zurückfließt

In A b b. 1 ist eine Spindel des Überströmventils 4 mit einem Impulsgeber 7 bestückt der über einen Regler 8 die Drehzahl der Druckdiktierpumpe ändert

ίο In A b b. 2 ist als Impulsgeber eine Drosselsteüe 9 vorgesehen, die in der Überströmleitung 3 dem Überströmventil 4 nachgeschaltet ist und mittels der von ihr erzeugten Druckdifferenz über den Regler 8 die Drehzahl der Druckdiktierpumpe 1 steuert

In A b b. 3 bezeichnet A den Betriebspunkt an dem Zu- und Abspeisestrom gleich sind. Bei Drucksteigerung im Fernheiznetz öffnet sich das Überströmventil weiter entsprechend der ausgezogenen Linie nach C hin. Der höhere Abspeisestrom bewirkt daß die Pumpendrehzahl der Druckdiktierpumpe und damit, die Zuspeisung entsprechend der gestrichelten Linie in Richtung D verringert wird, so daß der Betrieb auf den Gleichgewichtszustand A zurückgeführt wird.

Hält die Drucksteigerung an, z. B. beim Aufheizen, so

öffnet sich das Überströmventil über C hinaus weiter, bis es bei Punkt B volle Öffnung erreicht. Die

Druckdiktierpumpe erreicht schon vorher bei Punkt D

ihren geringsten Förderstrom und wird abgestellt.

Bei Druckminderung im Fernheiznetz schließt sich

das Überströmventil in Richtung A-F, während die

Pumpendrehzahl nach der gestrichelten Linie erhöht

wird, bis diese bei E ihre Höchstdrehzahl erreicht Das

Überströmventil schließt bei Cvollkommen. Dementsprechend bedeuten die mit a bis ebezeichne-

ten Abschnitte:

a Regelbereich im Normalbetrieb
b beim Aufheizen öffnet sich das ÜberströmventJ über den Regelbereich hinaus, während die Druckdiktierpumpe bereits abgestellt ist

c das Überströmventil ist voll geöffnet

d beim Abkühlen des Fernheiznetze und sinkendem

Druck schließt sich das Überströmventil über die Endstellung der Impulsabgabe für die Drehzahlerhö-

₄_ hung der Druckdiktierpumpe hinaus vollkommen, die

Druckdiktierpumpe läuft mit voller Drehzahl
e das Überströmventil ist ganz geschlossen

Die Druckhalteeinrichtung gemäß der Erfindung kann gleichermaßen für Fernkältenetze angewandt werden. Bei denen spielt die Volumenänderung durch Temperaturerhöhung oder -erniedrigung zwar eine weii geringere Rolle, wohl aber können erhebliche Druckänderungen durch Zu- und Abschalten von Netzteilen und durch Ändern der Drehzahl der Umwftizpumpw(n) auftreten, so daß auch hier eine sich den Betriebszuständen optimal anpassende Druckdiktieranlage von erheblichem Vorteil ist.

Hierzu 1 Blatt ZeiGhnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckhalteeinrichtung an einsm Fernheiznetz mit einem durch den Ruhedruck gesteuerten Überströmventil und einer drehzahlveränderlichen Druckdiktierpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Druckdiktierpumpe in Abhängigkeit von dem durch das Oberströmventil abgespeisten Wasserstrom gesteuert wird. ι ο

Z Druckhalteeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Druckdiktierpumpe in Abhängigkeit von dem durch das Oberströmventil abgespeisten Wasserstrom so gesteuert wird, daß dieser einen gerade zur Abgabe eines Regelimpulses ausreichenden, niedrigen Wert annimmt

3. Druckhalteeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerimpuls für die Drehzahl der Druckdiktierpumpe aus der Stellung der Ventilspindel des Überströmventils mittels eines Impulsgebers übertragen wird

4. Druckhalteeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Impuls für die Steuerung der Drehzahl der Druckdiktierpumpe aus einer dem Oberströmventil in der Überströmleitung nachgeschalteten Drosselstelle, Meßblende oder Meßdüse gewonnen wird, deren Wirkdruck die Drehzahl der Druckdiktierpumpe beeinflußt

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