DE2525643C3 - Kaskadenregelung für eine Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eme Kaskadenregelung für eine Warmwasserheizungs- oder -bi eitungsanlage 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 DE-OS 22 25 263 (Fig. 19) beschrieben. Gegenüber den in der Praxis bekannten Warmwasserheizungs- oder bereitungsanlagen mit Rücklaufbeimischung, bei denen ein Dreiwegemischventi! 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 Thermostatventil zuzuordnen, das die dem jeweiligen Wärmeverbraucher zuströmende Wassermenge in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur so regelt, daß ein Sollwert der Umgebungstemperatur eingeregelt wird. Das Thermostatventil wirkt hierbei im wesentlichen als Proportionalregler. Wegen des kleinen Hubbereiches, in dem das Thermostatventil arbeitet, ist »eine Regelgenauigkeit dabei begrenzt Außerdem muß die dem Dt eiwegemischveritil nachgeschaltete Druckerhöhungspumpe zufolge der durch das Thermostatventil hervorgerufenen Druckänderung im System auf unterschiedliche Drücke arbeiten, was unerwünscht ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlage der eingangs genannten Art eine verbesserte Regelgenauigkeit am Verbraucher zu erzielen, während gleichzeitig eine Druckbegrenzung auf der Verbraucherseite gewährleistet ist

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Kaskadenregelung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorlaufleitung zum Verbraucher ein Thermostatventil angeordnet ist, welches in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur eine Druckänderung hervorruft,

ίο die den Stellmotor der Strahlpumpe zur Verstellung des wirksamen Treibdüsenquerschnittes 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 Thermostatventil den Hauptregler, dessen Eingangsgröße die Umgebungstemperatur ist Die Ausgangsgröße des Hauptreglers bewirkt einen Druckanstieg in dem

strömungsaufwärts von dem Thermostatventil liegenden Teil der Vorlaufleitung. Dieser Druckanstieg wird als Führungsgröße dem Stellmotor der Strahlpumpe als Hilfsregler zugeleitet. Bei diesem findet ein Soll-lstwert-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 Thermostatventil bei Anstieg der Umgebungstemperatur über den eingestellten Sollwert

so wird die Vorlaufieitung gedrosselt, womit der Druck in der Vorlaufleitung vor dem Thermostatventil 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 zuströmen-

den Vorlaufwassers entsprechend herabgesetzt wird. Dadurch wird erreicht, daß das Thermostatventil 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 Thermostatventil abgehende Impulsleitung an die Vorlaufleitung angeschlossen ist. Die Vorspannung der Sollwertfeder kann veränderlich sein, um damit den Sollwert den jeweiligen Erfordernissen entsprechend einstellen zu können.

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

ig' , .

F ί g. 1 eine Warmwasserheizungsanlage mit einer

Kaskadenregelung gemäß der Erfindung und

F i g. 2 die Strahlpumpe der Warmwasserheizungsah* lage nach F i g. 1 im axialen Schnitt, in einer Prinzipdarstellung.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Warmwasserheizungsanlage liegt in der Vorlaufleitung 04 zu dem bei 1 angedeuteten Verbraucher eine Strahlpumpe 2, die treibstromseitig über eine netzseitige Vorlaufleitung 01 aus einem nicht weiter dargestellten Femheiznetz $ gespeist ist. Saugseitig ist die Strahlpumpe 2 an eine von der Verbraucherrückleitung 03 abzweigende Bypaßieitung 3 zum Verbraucher 1 angeschlossen, die es gestattet, dem Vorlauf zum Verbraucher 1 ausgekühltes Rücklaufwasser beizumischen, um damit die Vorlauf- ro temperatur zweckentsprechend einregeln zu können. Das ausgekühlte Kondensat strömt schließlich über eine Rücklaufleitung 02 in die nicht weiter dargestellte Kondensatleitung des Fernheiznetzes zurück.

Die Strahlpumpe 2 ist in ihrem grundsätzlichen Aufbau in Fig.2 schemarisch veranschaulicht: Die Treibdüse 4 ist in einer Gehäusezwischenwand 5 angeordnet, die eine an die netzseitige Vorlaufleitung 01 angeschlossene Treibstromkammer 6 von einer mit der Bypaßleitung 3 verbundenen Ansaugkammer 7 trennt Koaxial zu der Treibdüse 4 ist eine in die Anssugkammer 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, weiche 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 Membran 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, wa^ 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 regelw Strömungsaufwärts 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 i5 mit der Differenz des von der Sollwertfeder 17 gegebenen Sollwe^s und des in der verbraucherseiti^en Vorlaufleitung O4 vor dem Thermostatventil 20 herrschenden Istdrucks beaufschlagt ist wird bei einem Druckanstieg in dem vor dem Thermostatventil 20 liegenden 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 Wassermenge 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 Rücklauf wasser zu dem aus der Treibdüse 4 austretenden heißen Vorlaufwasser größer wird. Dies hat zur Folge, daß die Temperatur des übr*r die Vorlaufleitung 04 dem Verbraucher 1 zugeführten Vorlaufwassers entsprechend dem verringerten Wärme· srbrauch herabgesetzt wird. Dies erlaubt es dem Thermostatventil 20 mit einer günstigen Regelcharakteristik zu arbeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. 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, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorlaufleitung (04) zum Verbraucher (1) ein Thermostatventil (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 Membranstellmotor ausgebildeten Stellmotor (14) durch eine eingebaute Sollwertfeder (17) ein fester Sollwert vorgegeben ist und der Membranstellmotor über eine strömungsaufwärts vor dem Thermostatventil (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