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Steuerungsverfahren für Fußbodenheizungen sowie
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Stelleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft
ein Steuerungsverfahren für Bußbodenheizungen mit einem durch zumindest ein in Windungen
im Su3-boden verlegtes Rohrsystem durchlaufenden Wärmemedium sowie eine Stelleinrichtung
zur Durchführung des Verfahrens.
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Bekannte Steuerungsverfahren dieser Art sehen ein in vorgegebener,
gleichbleibender Richtung das im Fußboden verlegte Rohrsystem durchlaufendes Wärmemedium
vor, das sich seiner Wärmeabgabe entsprechend während des Durchlaufs abkühlt. Die
zunächst vom Wärmemedium durchlaufenen Windungen heizen den umgebenden i?ußbodenbereich
auf eine höhere Temperatur auf als die zuletzt durchlaufenen Windungen. Aus Gründen
der Heizleistung und der Wirtschaftlichkeit ist eine möglichst hohe Temperatur des
Wärmemediums am Eingang des Durchlaufs gegen über der am Ausgang des Durchlaufs
anzustreben. Andererseits ist der anwendbare Temperaturbereich begrenzt. Eine untere
Temperaturgrenze ergibt sich daraus, daß der Fußboden zur
Wärmeabgabe
zumindest die gewünschte Raumtemperatur aufweisen muß (z.B. 22°C). Eine obere Grenze
ist mit Rücksicht auf die Zuträglichkeit für das Wohlbehagen der Bewohner zu setzen,
wo bei Fußbodentemperaturen von mehr als etwa 29,5°0 als unangenehm empfunden werden.
Soweit herkömmliche Bußbodenheizungen diese Grenzen einhalten, haftet ihnen eine
entsprechend geringe Wärmeaustragung an, häufiger jedoch überschreiten sie die mit
Rücksicht auf das Wohlbefinden der Bewohner vorbeschriebenen Grenzen bei größerem
Heizbedarf.
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Um die genannten Nachteile zu vermeiden, ist bereits vorgesehen worden,
das Rohrsystem in der Weise zu verlegen, daß jeweils ein heißes Wasser führendes
Rohrstück und ein abgekühltes Wasser führendes Rohrstück eng nebeneinanderliegen,
um so ein Wärmegefälle über die Fußbodenfläche zu vermeiden. Eine solche Ausführung
ist jedoch infolge der doppelt zu verlegenden Windungen und der- großen Heißwassermenge
im Rohrsystem aufwendig.
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Die Erfindung schafft hier dadurch Abhilfe, daß die Durchlaufrichtung
des Wärmemediums in periodischen Intervallen wechselnd gesteuert wird. Infolge des
periodischen Wechsels der Durchlaufrichtung wird ein Ausgleich in der Temperaturverteilung
im Bußboden längs und quer zur Windungsfolge des Rohrsystems erzielt.
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Somit kann die gesamte Fußbodenfläche auf eine höhere mittlere Temperatur
auSteheizt werden, ohne daß die dem Einlauf des Wärmemediums in das Rohrsystem benachbarten
Bereiche des Fußbodens überheizt werden und beispielsweise die auf 29,50C festgelegte
Grenztemperatur
überschreiten.
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Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Intervalle gleichbleibender
Durchlaufrichtung eine Dauer von 20 bis 36 Min.
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aufweisen. Eine derartige Bemessung erlaubt es dem Wärmemedium, einen
wirkungsvollen, stationären Kreislauf durchzuführen, andererseits ist eine solche
Dauer kurz genug, um Temperatur schwankungen in Abhangigkeit von der Durchlaufrichtung
gering zu halten.
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Die weiter nach der Erfindung vorgesehene Stelleinrichtung weist zwei
Anschlußrohrteile für einen Fußbodenkreislauf durch das im Fußboden verlegte Rohrsystem,
zwei Anschlußrohrteile für einen Eesselkreislauf durch einen Heizkessel od. dgl.
und ein Mischventil auf, das zwei einstellbare Verbindungen zwischen jeweils einem
Anschlußrohrteil für den Fußbodenkreislauf und einem für den Kesselkreislauf schafft
und durch einen gedrosselten Nebenschluß für den Fußbodenkreislauf überbrückt ist,
und zeichnet sich dadurch aus, daß die Anschlußrohrteile über ein Vier-Wege-Ventil
in ihrer Zuordnung zueinander umtauschbar mit dem Mischventil verbunden sind. Durch
diese ventilgesteuerte Vertauschung ist der Wechsel der Durchlaufrichtung im FuX-bodenkreislauf.bei
im übrigen unveränderten Heiz- und Regeleinrichtungen möglich.
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Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels
des Gegenstandes der Erfindung, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. In
der Zeichnung zeigen: Fig. 1 die Ansicht einer erfindungsgemäßen Stelleinrichtung
für Fußbodenheizungen in schematisierter Darstellung Fig. 2 die Ansicht der Stelleinrichtung
gemäß Fig. 1 zur Darstellung einer gewechselten Durchlaufrichtung des Wärmemediums
Die insgesamt mit 1 bezeichnete Stelleinrichttuig für eine Fußbodenheizung besitzt
zwei Anschlußrohrteile 2 und 3 zum Einbau in einen Kesselkreislauf, zwei Anschlußrohrteile
4 und 5 zum Ein-| bau in einen Fußbodenkreislauf, ein Vier-Wege-Mischventil 6, das
jeweils eines der Anschlußrohrteile 2,3 des Kesselkreislaufs mit einem der Anschlußrohrteile
4 bzw. 5 des Fußbodenkreislaufs über Zwischenrohre 7,8,9,10 und ein Vier-Wege-Ventil
11 verbindet. Die Zwischenrohre 7 und 8 am Vier-Wege-Mischventil 6 sind durch einen
Nebenschluß 12 überbrückt, der mit Hilfe eines Absperrschiebers 13 einstellbar gedrosselt
ist. in das Anschlußrohrteil 3 und in das Zwischenrohr 9 ist jeweils eine Umwälzpumpe
14 bzw. 15 eingesetzt. Die Anschlußrohrteile 4 und 5 für -den Fußbodenkreislauf
enthalten jeweils ein Absperrventil 16 bsw. 17. -Für den Kesselkreislauf durch einen
nicht dargestellten Heizkessel bildet das Rohranschlußteil 2 den Vorlauf, das Rohranschlußteil
3 den Rücklauf. Die dabei durch die Umwälzpumpe 14 geförder
te Wassermenge
wird in seiner Temperatur durch die Einstellung des Vier-Wege-Mischventils 6 bestimmt,
das die Einspeisung von Heißwasser bzw. einem ersatzweise verwendeten Wärmemedium
in den Fußbodenkreislauf über die Zwischenrohre 7 und 9 und gleich zeitig die entsprechende
Entnahme kälteren Wassers aus dem zur bodenkreislauf über die Zwischenrohre 10 und
8 regelt. Auch bei stark gedrosselter Zugabe von Heißwasser bleibt eine ausreichen
de Menge des von der Uinlaufpumpe 15 in den Fußbodenkreislauf geförderten Wassers
erhalten, da dann der wesentliche Teil des Wassers über den Nebenschluß 12 läuft,
wobei die Temperatur des in den Fußbodenkreislauf einlaufenden Wassers durch Zumischung
von Heißwasser über das Zwischenrohr 7 geregelt wird.
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Das Vier-Wege-Ventil 11 gibt in der in Fig. 1 gezeigten Stellung einen
Durchlauf von dem Zwischenrohr 9 zum Anschlußrohrteil 4 sowie von dem Anschlußrohrteil
5 zum Zwischenrohr 10 frei. In der in Fig. 2 gezeigten Stellung des Vier-'Jege-Ventils
11 sind die Verbindungen in der Weise vertauscht, daß nunmehr das Zwischenrohr 9
mit dem Anschlußrohrteil 5 und das Anschlußrohrteil d mit dem Zwischenrohr 10 verbunden
ist. Das umschaltbare Vier-Wege-Ventil 11 kann ein beliebiges, zwischen einer paralle
len und einer gekreu%ten Verbindung der Eingänge mit den Ausgän gen umschaltbares
Ventil sein, es kann aber auch ein mit dem Vier-Wege-Mischventil 6 übereinstimmendes
Mischventil verwandt werden, das lediglich in den in Fig. 1 und 2 gezeigten Endstellungen
stationär betrieben wird.
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Wie in der Zeichnung durch die unterbrochene Leitungsdarstellung|
angedeutet,
verlaufen die Leitungselemente in unterschiedlichen Ebenen, um eine gedrängte Bauweise
zu ermöglichen. Hierbei liegen die Anschlußrohrteile 2,3,4 und 5 sowie die Zwischenrohre
7 und 8 in einer hinteren Ebene, während die Zwischenrohre 9,10 und 12 in einer
vorderen Ebene vorbeigeführt und lediglich an ihren oberen, an das Vier-Wege-Ventil
11 und die Umwälzpumpe 15 ansetzenden Stücken zur hinteren Ebene hin abgekröpft
sind.
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In die Stelleinrichtung 1 ist weiterhin eine elektrische Steuereinheit
18 eingepaßt, die die erforderlichen elektrischen Schalt-und Regelsignale abgibt.
Sie enthält eine Zeitschaltuhr 19, die Temperatursollwerte über den Tagesablauf
veränderbar einstellt bzw. eine Nachtabsenkung vorgibt. Weiterhin ist eine Schaltuhr
20 vorgesehen, die die Umschaltung des Vier-Wege-Ventils 11 steuert. Zwei Temperaturfühler
21 und 22 für die Temperatur des Wasservorlaufs für den Fußbodenkreislauf sind an
dem Zwischenrohr 9 angebracht und über elektrische Signalleitungen 23 und 24 mit
der Steuereinheit 18 verbunden. Der Temneraturfühler 21 bildet ein Istwert-Signal
für die Mischungsregelung mit Hilfe des Vier-Wege-Mischventils 6, das über eine
leitung 25 mit der Steuereinheit 18 verbunden ist. Der Temneraturfühler 22 gibt
ein Grenzwertsignal bei Überschreiten einer vorgegebenen Höchsttemperatur ab, bei
der die Umwälzpumnen 14 und 15 im Kessel-bzw. Fußbodenkreislauf über die Leitungen
26 und 29 abgeschaltet werden. Die weiterhin eingezeichneten elektrischen Leitungen
27 und 30 dienen der Stromversorgung der Steuereinheit 18, der Stromversorgung der
Steuerung des Vier-Wege-Ventils 11 über
einen nicht dargestellten,
mechanisch mit dem Ventil verbundenen Getriebemotor. Die eingezeichnete elektrische
Leitung 28 dient zum Anschluß eines Außenfühlers für die witterungsgeführte Regelung.
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Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung wird das Vier
Wege-Ventil li in neriodischen Intervallen umgeschaltet, so daß Vorlauf- und Rücklaufrichtung
in den Anschlußrohrteilen 4 und 5 zwischen den in Fig. 1 und 2 gezeigten Zuordnungen
wechseln. Eine besonders günstige Dauer für die Intervalle liegt zwischen 20 und
36 Min. Geht man beispielsweise von einer Dauer von etwa 12 Min.
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für einen vollständigen Kreislauf des Wärmemediums im Fußbodenkreislauf
aus, dann wird einerseits im Fußbodenkreislauf innerhalb eines Intervalls ein stationärer
Betrieb aufrechterhalten, andererseits durch Wechsel der Durchlaufrichtung ein Ausgleich
der Fußboden temperaturen aufgrund der Wärme trägheit des Fuß bodens erreicht. Infolge
des Nebenschlusses 12 hängt die Umlaufgeschwindigkeit und damit die Dauer eines
vollständigen Ereislaufs des Wärmemediums im Fußbodenkreislauf nur in geringem Maße
von der Einstellung des Vier-Wege-Mischventils 6 ab, so daß die Temperaturregelung
den erfindungsgemäßen Effekt nicht beeinträchtigt.
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Eine zusätzliche Wirkung ergibt sich aus der Regelung am Vier-Wege-Mischventil
6 bzw. an einem anderen Mischventil mit ähnlicher Funktion, da bei Umkehr der Durchlaufrichtung
heißes Wasser aus dem jeweils von Vorlauf- auf Rücklaufrichtung umgeschalteten Anschlußrohrteil
zurückgefördert wird und infolge der
Verzögerungszeiten innerhalb
der Regelung wiederum eine Zumischung ; von Wasser aus dem Kesselkreislauf erfährt,
so daß das vorlaufende Wasser zunächst über den stationären Wert erhitzt ist und
die zuvor mit kühlem Rücklaufwasser versorgten Fußbodenbereiche rasch aufwärmt.
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Gemäß der Erfindung entsteht die Möglichkeit, ein Temperaturgefälle
über eine Fußbodenfläche von weniger als einem Grad zu schaffen. Hierbei ist es
möglich, im Interesse eines hohen Wirkungsgrades der Heizung mit einer Temperaturspreizung
im Wärmemedium von etwa 10-15 Grad zu aieiten.
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L e e r s e i t e