DE2614432C2 - Vorrichtung zum Heizen, Kühlen oder Klimatisieren eines Raumes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Heizen, Kühlen oder Klimatisieren eines Raumes, mit mindestens zwei Wärmetauschern, die je durch ein thermostatisch gesteuertes Ventil geregelt sind.

Thermostatische Ventile, die mit einem festen Dehnstoff, einer Dehnflüssigkeit oder Dampfdruck arbeiten, sind in der Regel unabhängig von Fremdenergie und erlauben daher sehr einfache Konstruktionen. Daher werden solche thermostatischen Ventile weitgehend zur Regelung der einen Heizkörper durchströmenden Heißwassermenge in Heizungsanlagen, aber auch bei Konvektoren von Klimaanlagen usw. verwendet. Ein Nachteil dieser einfachen und billigen Lösung liegt aber, beispielsweise im Vergleich zu pneumatisch oder elektrisch betätigten Systemen darin, daß jeder Thermostat nur ein Ventil regeln kann.

Dies führt bei Räumen mit mehreren Wärmetauschern zu Schwierigkeiten. Erhält jeder Wärmetauscher ein eigenes Ventil, so besteht die Möglichkeit, daß infolge der Luftbewegung der dem einen Wärmetauscher zugeordnete Raumtemperaturfühler Temperaturänderungen feststellt, die von einem der anderen Wärmetauscher herrühren. Wenn die einzelnen Thermostatventile nicht auf den gleichen Sollwert regeln, z. B. weil unterschiedliche Sollwerte eingestellt sind, ergeben sich im Raum große und unbeabsichtigte

Längsströmungen, die als Zug empfunden werden. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Impuls der eingeblasenen Luft im Verhältnis zu den Gravitationskräften der Luftströme, die unterschiedliche Temperaturen haben, klein ist oder überhaupt keine Einblasung erfolgt

Wenn dagegen für den Raum nur ein Thermostatventil vorgesehen ist, das den Durchfluß durch mehrere Wärmetauscher regelt, ist die Flexibilität der Raumeinteilung behindert. Eine Änderung der Raumaufteilung durch Versetzen von Trennwänden ist nur zulässig, wenn gleichzeitig ein Eingriff auf der Primärseite der Wärmetauscher vorgenommen wird und jeweils die zu den neuen Räumen gehörenden Wärmetauschergruppen neu dem entsprechenden Thermostatventil zugeordnet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der eine gleichmäßige Regelung aller Wärmetauscher eines Raumes möglich ist und Änderungen der Raumaufteilung auf einfache Weise Rechnung getragen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nur das thermostatische Ventil des einen Wärmetauschers — der Führungseinheit — einen einstellbaren Sollwertgeber und einen der Raumtemperatur ausgesetzten Fühler aufweist, während das thermostatische Ventil jedes weiteren Wärmetauschers — der Folgeeinheit — zwei über Kapillarrohre angeschlossene Fühler besitzt, von denen der erste im austretenden Luftstrom der Führungseinheit und der zweite im austretenden Luftstrom der Folgeeinheit liegt, wobei die Luftaustrittstemperatur der Folgeeinheit annähernd gleich der Luftaustrittstemperatur der Führungseinheit ist.

Bei dieser Vorrichtung wird die Führungseinheit in der bisher üblichen Weise geregelt. Der Fühler kann an einer für die Raumtemperatur charakteristischen Stelle des Raumes angeordnet sein. Die Folgeeinheit wird dagegen so nachgeführt, daß sie Luft annähernd derselben Temperatur wie die Führungseinheit austreten läßt. Deshalb wird die Wärmeabgabe der Folgeeinheit der Wärmeabgabe der Führungseinheit folgen, wodurch ein gleichartiges Temperaturprofil längs des Raumes erreicht wird.

Wenn die Raumaufteilung durch Versetzen von Zwischenwänden geändert wird, ergeben sich in den neuen Räumen andere Gruppierungen der Wärmetauscher. In einem solchen Fall ist es lediglich notwendig, bei einer Folgeeinheit, die sich nunmehr in einem Raum mit einer anderen Führungseinheit befindet, den ersten Fühler mit seinem Kapillarrohr so zu verlegen, daß er nicht mehr an der Austrittsseite der bisherigen Führungseinheit, sondern an der Austrittsseite der neuen Führungseinheit angeordnet ist. Sollten sich nach der neuen Aufteilung in einem Raum zwei Führungseinheiten befinden, braucht lediglich bei einer Führungseinheit der Thermostataufsatz mit dem Raumtemperaturfühler abgenommen und durch einen Thermostataufsatz mit zwei entsprechend zu verlegenden Kapillarrohrfühlern ersetzt zu werden, um aus der Führungseinheit eine Folgeeinheit zu machen. Umgekehrt muß vorgegangen werden, wenn nach der neuen Raumaufteilung in einem Raum nur noch Folgeeinheiten vorhanden sind.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die beiden Fühler des thermostatischen Ventils der Folgeeinheit eine Dampf- oder Flüssigkeits-Dampf-Füllung aufweisen und dessen Verschlußstück von einem der Druckdifferenz ausgesetzten Arbeitselement gesteuert wird. Dies

ergibt eine sehr einfache Ventilkonstruktion. Bei Druckgleichgewicht ist das Ventil geschlossen. Mit zunehmender Druckdifferenz des einen Vorzeichens wird das Ventil immer mehr geöffnet Bei einer Druckdifferenz des entgegengesetzten Vorzeichens bleibt das Ventil geschlossen. Justierungen kann man beispielsweise durch Verstellen einer der Druckdifferenz entgegenwirkenden Sollwertfeder vornehmen.

Eine solche Vorrichtung eignet sich nicht nur für den Heizbetrieb, sondern auch für den Kühlbetrieb. In ι diesem Fall ist es lediglich notwendig, daß das thermostatisehe Ventil der Folgeeinheit umgekehrt wirkt Dies geschieht im einfachsten Fall dadurch, daß erster und zweiter Fühler miteinander vertauscht werden. Man kann aber auch einen Betätigungsaufsatz ι verwenden, der eine umgekehrte Steuerung hervorruft. Es ist ferner möglich, daß das Ventil selbst eine umgekehrte Funktion hat.

Die Vorrichtung eignet sich ferner für solche Anlagen, bei denen die Führungseinheit von Heiz- auf Kühlbetrieb umschaltbar ist. In diesem Fall empfiehlt es sich, daß die Folgeeiiiheit an einen Heizmittelkreis und an einen Kühlmittelkreis über je ein thermostatisches Ventil angeschlossen ist und beide Ventile je einen ersten und zweiten Fühler aufweisen, aber umgekehrt wirken. Bei Heizbetrieb wirkt dann das erste Ventil, wahrend sich das zweite in Schließstellung befindet. Bei Kühlbetrieb wirkt das zweite Ventil, während das erste in Schließstellung ist.

Die Vorrichtung ist auch nicht auf einen speziellen Ventiltyp oder auf eine spezielle Schaltung der Primärseiten der Wärmetauscher beschränkt. Beispielsweise können die Wärmetauscher in Reihe geschaltet sein und die thermostatisch gesteuerten Ventile als Drei-Wege-Bypass-Ventile ausgebildet sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

F i g. 1 eine Vorrichtung für die Raumbeheizung,

Fig.2 eine Vorrichtung für die Raumklimatisierung und

Fig.3 ein thermostatisches Ventil für eine Folgeeinheit.

In Fig. 1 sind längs einer Außenwand eines Raumes, z. B. jeweils unterhalb der Fenster, einander gleiche Wärmetauscher 1 bis 5 veranschaulicht. Die Wärmetauscher 2 bis 4 gehören zu einer Zone Z, welche sich zwischen zwei Grenzen 6 und 7, z. B. Trennwänden, erstreckt. Alle Wärmetauscher sind an eine gemeinsame Vorlaufleitung 8 für heißes Wasser H und an eine gemeinsame Rücklaufleitung 9 für das Rücklaufwasser R angeschlossen. Die Wärmetauscher können normale Radiatoren oder Konvektoren sein.

Der Wärmetauscher 3 ist als Führungseinheit M ausgebildet. Er besitzt auf der Zulaufseite ein thermostatisches Ventil 10 mit einem Thermostataufsatz II, der mit einem einstellbaren Sollwertgeber 12 und einem Raumtemperaturfühler 13 versehen ist. Derartige Wärmetauscher sind als Einzel-Wärmetauscher bekannt.

Die beiden Wärmetauscher 2 und 4 dienen als Folgseinheit S. Sie besitzen in der Zulaufleitung je ein Thermostatventil 14, 14' mit einem Thermostataufsatz 15, 15', mit dem ein erster Fühler 16, 16' im Austrittsluftstrom des Führungsteils M und ein zweiter Fühler 17, 17' im Austrittsluftstrom der zugehörigen Folgeeinheit S jeweils über Kapillarrohre 18, 18' verbunden ist Die thermostatischen Ventile 14,14' sind so ausgelegt, daß die Temperatur der aus den Folgeeinheiten 5 austretenden Luft annähernd gleich der Temperatur der aus der Führungseinheit M austretenden Luft ist

Obwohl in der Zone Z drei Wärmetauscher jeweils mit eigenem Ventil vorhanden sind, wird in der gesamten Zone Luft mit annähernd der gleichen Temperatur von den Wärmetauschern abgegeben. Sollte die Zone Z verändert werden, beispielsweise dadurch, daß die Trennwand 7 nach links zwischen die Wärmetauscher 3 und 4 verlegt wird, bleiben die Regelverhältnisse für die Wärmetauscher 2 und 3 dieselben. Der Wärmetauscher 4 kann im neuen Raum erneut als Folgeeinheit 5 wirken, beispielsweise wenn der Wärmetauscher 5 die Führungseinheit M darstellt, indem einfach der erste Fühler 16' in die aus dem Wärmetauscher 5 austretende Luftströmung gelegt wird. Dies ist sehr einfach durch eine Neuverlegung des Kapillarrohrs 18' möglich.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 sind Wärmetauscher 21 und 22 vorgesehen, die einer vorgegebenen Zone zugeordnet sein sollen. Der Wärmetauscher 22 dient als Führungseinheit M, der Wärmetauscher 21 als Folgeeinheit S. Da sowohl Heizung als auch Kühlung möglich sein sollen, sind eine Vorlaufleitung 23 für warmes Wasser HW, eine Rücklaufleitung 24 für warmes Wasser RW, eine Vorlaufleitung 25 für kaltes Wasser HK und eine Rücklaufleitung 26 für kaltes Wasser RK vorgesehen.

Die Führungseinheit M besitzt ein thermostatisches Dreiwegeventil 27 mit einem Thermostataufsatz 28 mit einem einstellbaren Sollwertgeber 29 und einem Raumtemperaturfühler 30. Dieses Ventil 27 vermag in bekannter Weise bei einer zu niedrigen Raumtemperatur warmes Wasser und bei einer zu hohen Raumtemperatur kaltes Wasser durch den Wärmetauscher 22 zu leiten.

Die Folgeeinheit S ist mit einem thermostatischen Ventil 31 für die Kaltwasserzufuhr und mit einem thermostatischen Ventil 32 für die Warmwasserzufuhr versehen. Das Ventil 31 besitzt einen Thermostataufsatz 33, der mit einem ersten Fühler 34 auf der Austrittsseite der Führungseinheit Mund einem zweiten Fühler 35 auf der Austrittsseite der Folgeeinheit S über Kapillarrohre 36 verbunden ist. Das Ventil 32 besitzt einen Thermostataufsatz 37, der mit einem ersten Fühler 38 auf der Austrittsseite der Führungseinheit Mund einem zweiten Fühler 39 auf der Austrittsseite der Folgeeinheit S über Kapillarrohre 40 verbunden ist. Die beiden Ventile 31 und 32 haben einander entgegengesetzte Wirkungsrichtung. Bei positiven Temperaturdifferenzen zwischen erstem und zweitem Fühler öffnet das Ventil 32, während das Ventil 31 geschlossen bleibt. Bei negativen Temperaturdifferenzen öffnet das Ventil 31, während das Ventil 32 geschlossen bleibt. Auf diese Weise ergibt sich eine automatische Umschaltung von Heiz- auf Kühlbetrieb in Abhängigkeit von der Arbeitsweise der Führungseinheit M. Denn wenn diese heizi, wird die Austrittstemperatur der Luft höher sein als die Raumtemperatur und damit zunächst auch der Austrittstemperatur der Folgeeinheit S. Beim Kühlbetrieb ist dagegen die Austrittstemperatur der Führungseinheit M niedriger als die Raumtemperatur und daher zunächst auch der Austrittstemperatur der Folgeeinheit 5.

Die Fühler weisen vorzugsweise eine Flüssigkeits-Dampf-Füllung auf, so daß der im Fühler herrschende

Dampfdruck ein Maß für die Temperatur ist. In diesem Fall kann man bei dem Thermostatventil 10 als Sollwert-Einstellvorrichtung eine Feder verwenden, deren Vorspannung einstellbar ist. Für ein thermostatisches Ventil 14 kann eine Ausführung gewählt werden, die etwa derjenigen der Fig.3 entspricht. Das im Aufsatz 15 untergebrachte Arbeitselement 41, das über eine Platte 42 und einen Stößel 43 auf das Verschlußstück 44 wirkt, trennt zwei Ringräume 45 und 46 voneinander, die je durch zwei konzentrische Wellrohre begrenzt sind. Der Ringraum 45 steht mit dem ersten Fühler 16, der Ringraum 46 mit dem zweiten Fühler Ii in Verbindung. Außerdem ist die Platte 42 durch eine schwache Feder 47 belastet, die durch eine Schraubkap pe 48 justierbar ist. Solange die Temperatur des Fühler« 16 größer ist als diejenige des Fühlers 17, also eine positive Druckdifferenz vorhanden ist, verschiebt sich die Platte 42 gegen die Kraft der Feder 47 nach oben, se daß das Ventil 14 öffnet. Sobald die Temperatur des Fühlers 17 derjenigen des Fühlers 16 entspricht, schließt das Ventil wieder.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Heizen, Kühlen oder Klimatisieren eines Raumes, mit mindestens zwei Wärmetauschern, die je durch ein thermostatisch gesteuertes Ventil geregelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß nur das thermostatische Ventil (10, 27) des einen Wärmetauschers (3, 22) — der Führungseinheit (M) — einen einstellbaren Sollwertgeber (12, 29) und einen der Raumtemperatur ausgesetzten Fühler (13, 30) aufweist, während das thermostatische Ventil (14, 14'; 31, 32) jedes weiteren Wärmetauschers (2, 4; 21) — der Folgeeinheit (S) — zwei über Kapillarrohre (18,18'; 36,40) angeschlossene Fühler besitzt, von denen der erste (16,16'; 34,38) im austretenden Luftstrom der Führungseinheit und der zweite (17, 17'; 35, 39) im austretenden Luftstrom der Folgeeinheit liegt, wobei die Luftaustrittstemperatur der Folgeeinheit annähernd gleich der Luftaustrittstemperatur der Führungseinheit ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fühler (16, 17) des thermostatischen Ventils (14) der Folgeeinheit (S) eine Dampf- oder Flüssigkeits-Dampf-Füllung aufweisen und dessen Verschlußstück (44) von einem der Druckdifferenz atisgesetzten Arbeitseiement (41) gesteuert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei von Heiz- auf Kühlbetrieb umschaltbarer Führungseinheit (M)die Folgeeinheit (S) an einen Heizmittelkreis (HW-RW) und an einen Kühlmittelkreis (HK, RK) über je ein thermostatisches Ventil (31, 32) angeschlossen ist und beide Ventile je einen ersten (34, 38) und zweiten (35, 39) Fühler aufweisen, aber umgekehrt wirken.