DE2525643B2

DE2525643B2 - Kaskadenregelung fuer eine warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlage

Info

Publication number: DE2525643B2
Application number: DE19752525643
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing 7100 Heilbronn Balz
Original assignee: Helmut Baelz GmbH
Current assignee: Helmut Baelz GmbH
Priority date: 1975-06-09
Filing date: 1975-06-09
Publication date: 1977-07-21
Also published as: DE2525643A1; DE2525643C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Kaskadenregelung für eine Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlage mit einer in der Vorlaufleitung zum Verbraucher liegenden Strahlpumpe, deren wirksamer Treibdüsenquerschnitt durch einen zugeordneten Stellmotor verstellbar ist und die saugseitig an eine zur Rücklaufbeimischung dienende, von der Rücklaufleitung abzweigende Bypaßleitung zum Verbraucher angeschlossen ist.

Eine Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlage dieser Art ist beispielsweise in der DT-OS 22 25 263 (Fig. 19) beschrieben. Gegenüber den in der Praxis bekannten Warmwasserheizungs- oder bereitungsanlagen mit Rücklaufbeimischung, bei denen ein Dreiwege- mischventil mit nachgeschalteter Pumpe Verwendung findet, bringt der Einsatz einer Strahlpumpe in einer solchen Anlage den Vorteil höherer Wirtschaftlichkeit mit sich, weil keine eigene Pumpe zur Druckerhöhung in der Verbrauchervorlaufleitung notwendig ist.

Bei Raumheizungsanlagen mit Rücklaufbeimischung über ein Dreiwegemischventil mit nachgeschalteter Druckerhöhungspumpe ist es bekannt, einzelnen Wärmeverbrauchern, beispielsweise Heizkörpern, jeweils ein Thermostatventii zuzuordnen, das die dem jeweiligen Wärmeverbraucher zuströmende Wassermenge in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur so regelt, daß ein Sollwert der Umgebungstemperatur eingeregelt wird. Das Thermostatventii wirkt hierbei im wesentlichen als Proportionalregler. Wegen des kleinen Hubbereiches, in dem das Thermostatventii arbeitet, ist seine Regelgenauigkeit dabei begrenzt. Außerdem muß die dem Dreiwegemischventil nachgeschaltete Druckerhöhungspumpe zufolge der durch das Thermostatventii hervorgerufenen Druckänderung im System auf unterschiedliche Drücke arbeiten, was unerwünscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Warmwasserheizungs· oder -bereitungsanlage der ein- W Lösung dieser Aufgabe ist die Kaskadenregelung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorlaufleitung zum Verbraucher ein Thermostaten,!! angeordnet ist, welches in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur eine Druckänderung hervorruft, Ken ΐellmotor der Strahlpumpe zur Verstellung des wirksamen Treibdüsenquerschn.ttes beaufschlagt.

Für das Merkmal der Anordnung eines Thermostatventiles in der Vorlaufleitung zum Verbraucher wird lediglich Schutz im Zusammenhang mit den übrigen Merkmalen des Anspruchs beansprucht

Bei der neuen Kaskadenregelung bildet das Thermostatventii den Hauptregler, dessen Eingangsgröße die Umgebungstemperatur ist. Die Ausgangsgröße des Hauptreglers bewirkt einen Druckanstieg in dem strömungsaufwärts von dem Thermostatventii liegenden Teil der Vorlaufleitung. Dieser Druckanstieg wird als Führungsgröße dem Stellmotor der Strahlpumpe als Hilfsregler zugeleitet. Bei diesem findet ein Soll-Istwert· Vergleich zwischen einem fest vorgegebenen Sollwert und dem in der Vorlaufleitung vor dem Ventil herrschenden Istdruck statt, der eine Veränderung des Querschnittes der Treibdüse bewirkt.

Schließt das Thermostatventii bei Anstieg der Umgebungstemperatur über den eingestellten Sollwert, so wird die Vorlaufleitung gedrosselt, womit der Druck in der Vorlaufleitung vor dem Thermostatventii ansteigt. Dieser Druckanstieg bewirkt über den Stellmotor der Strahlpumpe eine Verringerung des wirksamen Treibdüsenquerschnittes, womit die beispielsweise aus dem Fernheiznetz zugeführte Wassermenge entsprechend reduziert wird, so daß der Druck in der verbraucherseitigen Vorlaufleitung und damit im System konstant gehalten wird, weil die umlaufende Wassermenge reduziert wird. Gleichzeitig bewirkt die Verkleinerung des wirksamen Treibdüsenquerschnittes der Strahlpumpe, daß der relative Beimischfaktor größer wird, was zur Folge hat, daß verhältnismäßig mehr ausgekühltes Rücklaufwasser beigemischt wird, so daß die Temperatur des dem Verbraucher zuströmenden Vorlaufwassers entsprechend herabgesetzt wird. Dadurch wird erreicht, daß das Thermostatventii mit einer günstigeren Regelcharakteristik arbeiten kann, die eine wesentlich verbesserte Regelgenauigkeit ergibt. Andererseits gestattet es die Strahlpumpe ohne zusätzliche Druckerhöhung, d. h. ohne Hilfsenergie, in der Anlage auszukommen.

Vorteilhaft ist es, wenn in dem als Membranstellmotor ausgebildeten Stellmotor durch eine eingebaute Sollwertfeder ein fester Sollwert vorgegeben ist und der Membranstellmotor über eine strömungsaufwärts vor dem Thermostatventii abgehende Impulsleitung an die Vorlaufleitung angeschlossen ist. Die Vorspannung der Sollwertfeder kann veränderlich sein, urn damit den Sollwert den jeweiligen Erfordernissen entsprechend einstellen zu können.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des ^ Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es ^

zeigt . . , "S

Fig. 1 eine Warmwasserheizungsanlage mit einer _v Kaskadenregelung gemäß der Erfindung und "'_u F i g. 2 die Strahlpumpe der Warmwasserheizungsah- J^

lage nach F i g. 1 im axialen Schnitt, in einer Prinzipdar- '■'■*

stellung. :';

Bei der in F i g. 1 dargestellten Warmwasserheizungsanlage liegt in der Vorlaufleilung 04 zu dem bei 1 angedeuteten Verbraucher eine Strahlpumpe 2, die treibstromseitig über eine netzseitige Vorlaufleitung OI aus einem nicht weiter dargestellten Feriheiznetz s gespeist ist. Saugseitig ist die Strahlpumpe 1 an eine von der Verbraucherrückleitung 03 abzweigende Bypaßleitung 3 zum Verbraucher t angeschlossen, die es gestattet, dem Vorlauf zum Verbraucher 1 ausgekühlte ^ Rücklaufwasser beizumischen, um damit die Vorlauftemperatur zweckentsprechend einregeln zu können. Das ausgekühlte Kondensat strömt schließlich über eine Rücklaufleitung 02 in die nicht weiter dargestellte Kondensatleitung des Pernheiznetzes zurück.

Die Strahlpumpe 2 ist in ihrem grundsätzlichen Aufbau in Fig.2 schematisch veranschaulicht: Die Treibdüse 4 ist in einer Gehäusezwischenwand 5 angeordnet, die eine an die netzseitige Vorlaufleitung 01 angeschlossene Treibstromkammer 6 von ein«r mit der Bypaßleitung 3 verbundenen Ansaugkammer 7 trennt. Koaxial zu der Treibdüse 4 ist eine in die Ansaugkammer 7 ragende Fangdüse 8 angeordnet, die in einen Diffusor 9 übergeht, an den die verbraucherseitige Vorlaufleitung 04 angeschlossen ist.

Der wirksame Durchtrittsquerschnitt der Treibdüse 4 kann durch eine koaxiale Düsennadel 10, welche einen zweckentsprechenden Regelkörper 11 trägt, verändert werden. Zu diesem Zwecke ist die bei 12 in einem Gehäuse 13 verschieblich gelagerte Düsennadel 10 mit einem Membranstellmotor 14 gekuppelt, dessen Men·- bran 15 eine bis auf einen Einlaßanschluß geschlossene Kammer 16 begrenzt. Außerdem wirkt auf die Membran 15 über die Düsennadel 10 eine Sollwertfeder 17, die sich auf der einen Seite gegen einen mit der Düsennadel 10 verbundenen Federteller 18 und auf der anderen Seite gegen das Gehäuse 13 abstützt. Die Vorspannung der Sollwertfeder 17 kann durch eine bei 19 angedeutete Stellmutter verändert werden. Im übrigen ist die Düsennadel 10 bei 12 abgedichtet gelagert, was der Ordnung halber bemerkt sei.

In der Vorlaufleitung 04 zum Verbraucher 1 liegt ein Thermostatventil 20, dessen Dehnkörper auf die Umgebungs- oder Raumtemperatur anspricht und das die dem Verbraucher 1 zuströmende Wassermenge und damit die dem Verbraucher zugeführte Wärmemenge entsprechend einem eingestellten Sollwert regelt. Slrömungsaufwärts von dem Thermostatventil 20 zweigt von der verbraucherseitigen Vorlaufleitung 04 eine Impulsleitung 21 ab, die in den geschlossenen Raum 16 des Membranstellmotors 14 der Strahlpumpe 2 mündet.

Steigt die Umgebungs- oder Raumtemperatur über den an dem Thermostatventil 20 eingestellten Sollwert an, so drosselt das Thermostatventil, das von seinem Dehnkörper im Schließungssinne betätigt wird, die verbraucherseitige Vorlaufleitung 04. Dies hat einen Druckansteig in dem strömungsaufwärts von dem Thermostatventil 20 liegenden Teil der verbraucherseitigen Vorlaufleitung 04 zur Folge, welcher über die Impulsleitung 21 und den geschlossenen Raum 16 die Membran 15 des Membranstellmotors 14 beaufschlagt. Da die Membran 15 mit der Differenz des von der Sollwertfeder 17 gegebenen Sollwerts und des in der verbraucherseitigen Vorlaufleitung 04 vor dem Thermostatventil 20 herrschenden Istdrucks beaufschlagt ist, wird bei einem Druckanstieg in dem vor dem Thermostatventil 20 Hegenden Vorlaufleitungsteil die Düsennadel 10 und damit der Regelkörper 11 im Sinne der Verringerung des wirksamen Querschnittes der Treibdüse 4 verstellt. Dies hat zur Folge, daß die von der Strahlpumpe 2 in die verbraucherseitige Vorlaufleitung 04 eingespeiste Wassermemge verringert wird, bis der Druck in dem verbraucherseitigen Leitungssystem wieder auf den von der Sollwertfeder 17 gegebenen Wert eingeregelt ist.

Mit kleiner werdendem wirksamem Querschnitt der Treibdüse 4 vergrößert sich der relative Beimischfaktor, was bedeutet, daß das Verhältnis von beigemischtem ausgekühltem Rücklaufwasser zu dem aus der Treibdüse 4 austretenden heißen Vorlaufwasser größer wird. Dies hat zur Folge, daß die Temperatur des über die Vorlaufleitung 04 dem Verbraucher I zugeführten Vorlaufwassers entsprechend dem verringerten Wärmeverbrauch herabgesetzt wird. Dies erlaubt es dem Thermostatventil 20 mit einer günstigen Regelcharakteristik zu arbeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

¹ 1. Kaskadenregelung für eine Warmwasserhei· •zungs- oder -bereitungsanlage mit einer in der Vorlaufleitung zum Verbraucher liegenden Strahlpumpe, deren wirksamer Treibdüsenquerschnitt durch einen zugeordneten Stellmotor verstellbar ist und die saugseitig an eine zur Rücklaufbeimischung dienende, von der Rücklaufleitung abzweigende Bypaßleitung zum Verbraucher angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorlaufleitung (04) zum Verbraucher (1) ein Thermostatventii (20) angeordnet ist, welches in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur eine Druckänderung hervorruft, die den Stellmotor (14) der Strahlpumpe (2) zur Verstellung des wirksamen Treibdüsenquerschnittes beaufschlagt.
2. Kaskadenregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem als Membranstelimotor ausgebildeten Stellmotor (14) durch eine eingebaute Sollwertfeder (17) ein fester Sollwert vorgegeben ist und der Membranstellmotor über eine strömungsaufwärts vor dem Thermostatventii (20) abgehende Impulsleitung (21) an die Vorlaufleitung (04) angeschlossen ist.
3. Kaskadenregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Sollwertfeder (17) veränderlich ist.

v/ ~

«anus Benannten Art eine verbesserte Regelgenauigkeit fm Verbraucher zu erzielen, während gleichzeitig eine Suckbegrenzung auf der Verbraucherse.te gewähr!*