DE2640184A1 - Gebaeude, das eine zentralheizungsanlage und mindestens einen luftbefeuchter aufweist - Google Patents

Description

26401

Radt, Finkener, Ernesti

Patentanwälte
Heinrich-König-Str. 12

4630 Bochum

Rene Bucher, Reinach (Schweiz)

Gebäude, das eine Zentralheizungsanlage und mindestens einen Luftbefeuchter aufweist

Die Erfindung betrifft ein Gebäude, das einen Wasserzufuhranschluss, eine Zentralheizungsanlage mit mindestens einem mit Heizkörpern versehenen Wasser-Kreislauf und mindestens einen Luftbefeuchter aufweist, der mit einem Reservoir zum Aufnehmen von Wasser versehen ist.

Es ist bekannt, Luftbefeuchter an den Heizkörpern von Zentralheizungsanlagen zu befestigen, etwa anzuhängen. Diese Luftbefeuchter weisen ein gegen oben offenes Reservoir auf, in das ein saugfähiges, grossflächiges Papier hineinragt.

Diese Luftbefeuchter haben jedoch den Nachteil, dass der in ihren Reservoirs speicherbare Wasservorrat, wenn stark geheizt wird, nach einer relativ kurzen Zeit verdunstet ist. Wenn die Reservoirs etwa einmal täglich aufgefüllt werden, sind sie dann während eines grossen Teiles des Tages leer, so dass sich nur eine unzureichende Luftbefeuchtung ergibt. Dies ist

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umsomehr deshalb der Pall, weil auch das tägliche Auffüllen häufig unterlassen wird.

Es sind nun auch Klimaanlagen bekannt, die von den Heizkörpern unabhängige, an das Wassernetz angeschlossene, Luftbefeuchter enthaltende Klimatisiergeräte aufweisen. Die Herstellung und Installation solcher Klimaanlagen ist jedoch verhältnismässig aufwendig.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, ein Gebäude mit einer Zentralheizungsanlage und mindestens einem Luftbefeuchter zu schaffen, in welchem eine ausreichende Luftbefeuchtung erreicht werden kann, ohne dass dazu eine separate, direkt an das Wassernetz angeschlossene Klimaanlage erforderlich ist.

Dieses Ziel wird durch ein Gebäude der eingangs genannten Art erreicht, das erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass das Reservoir über mindestens ein Ventil mit dem Wasser-Kreislauf verbunden ist, dass der Luftbefeuchter mindestens einen mit dem Ventil zusammenwirkenden Fühler aufweist, um beim Betrieb des Luftbefeuchters die Wasserzufuhr zum Reservoir mindestens annähernd gleich der an die Luft abgegebenen Wassermenge zu machen, und dass der Wasser-Kreislauf mit dem Wasserzufuhranschluss verbunden ist.

Der Erfindungsgegenstand wird nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

In der Zeichnung zeigen

die Figur 1 einen schematischen Schnitt durch ein Gebäude mit einer Zentralheizungsanlage und einem Luftbefeuchter und

die Figur 2 einen Luftbefeuchter, teilweise in vertikalem Längsschnitt.

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In der Figur 1 bezeichnet 2 ein auf dem Boden 1 stehendes Gebäude. Im Boden 1 ist eine zum öffentlichen Druckwasser-Leitungsnetz gehörende Leitung 3 verlegt. Von dieser führt eine Abzweigung 4 in das Gebäude 2 zu einem Wasserzufuhranschluss 5.

Das Gebäude ist mit einer Zentralheizungsanlage 6 versehen, die mindestens einen geschlossenen Wasser-Kreislauf 7 aufweist. Zum letzteren gehört ein Heizkessel δ mit einem Eintrittsanschluss 8a und einem Austrittsanschluss 8b. Der letztere ist über ein Mischventil 9 mit der Steigleitung 10 verbunden. Die Rückleitung 11 ist an den Eingang einer Umwälzpumpe 12 angeschlossen, deren Ausgang mit dem Eintrittsanschluss 8a sowie mit einem Eingang des Mischventils 9 verbunden ist.

Im Gebäude sind mehrere Heizkörper installiert, von denen jedoch nur einer dargestellt und mit 14 bezeichnet ist. Dessen Eingang 14a ist über einen Hahn 13 an eine Abzweigung 10a an der Steigleitung 10 angeschlossen. Der Ausgang l4b des Heizkörpers 14 ist mit der Rückleitung 11 verbunden. Der Heizkörper 14 weist ferner einen Ausgang 14c auf. Dieser ist über einen manuell betätigbaren Hahn 15 und eine Leitung 16 mit einem oben auf dem Heizkörper 14 angeordneten Luftbefeuchter verbunden.

Im Gebäude 2 sind mehrere Wasser-Sprinkler vorhanden, von denen nur einer dargestellt und mit 18 bezeichnet ist. Dieser weist einen Verschluss, etwa einen hohlen Glaskörper auf, der sich von selbst öffnet, wenn die Sprinkler-Temperatur einen vorgegebenen Wert überschreitet. Der Wasser-Sprinkler 18 ist über eine Leitung 19 mit der zum Heizkörper 14 führenden Abzweigung 10a verbunden und etwa oberhalb des Luftbefeuchters 17 befestigt.

Die Zentralheizungsanlage 6 weist ein Druckausgleichsreservoir 20 auf, das etwa an einen Anschluss 8c des Heizkessels 8 angeschlossen ist. Der Wasserzufuhranschluss 5 ist über ein Rückschlagventil 21, ein steuerbares Ventil 22, eine zur Wasserauf-

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bereitung und insbesondere zur Entkalkung dienende Wasseraufbereitungsvorrichtung 23 und eine Leitung 24 mit einem Anschluss 8d des Heizkessels 8 verbunden. Der Wasserzufuhranschluss 5 ist ferner über eine Leitung 25, ein Rückschlagventil 26, ein steuerbares Ventil 27 und eine Leitung 28 mit der Steigleitung 10 verbunden. An die Leitung 28 ist ferner ein Drucksensor .29 angeschlossen, der über elektrische oder hydraulische Steuerleitungen mit den elektrischen bzw. hydraulischen Betätigungsorganen 22a und 27a der beiden Ventile 22 bzw. 27 verbunden ist.

Nun soll anhand der Figur 2 der Aufbau des Luftbefeuchters 17 erläutert werden. Dieser weit am linken Ende ein zylindrisches Kopfstück 31 und am rechten Ende einen Plansch 32 auf. Das Kopfstück 31 und der Plansch 32 sind je mit einem Aussengewinde 31a bzw.32a versehen. Ein beidenends Innengewinde aufweisendes Rohr 33 ist zwischen dem Kopfstück 31 und dem Plansch 32 angeordnet und mit diesen verschraubt. Zwischen den beiden Stirnflächen des Rohres 33 und dem Kopfstück 31 bzw. dem Flansch 32 sind Dichtungsringe 34 bzw.35 angeordnet. Das Rohr 33 ist in seiner oberen Hälfte mit mehreren Querschlitzen 33a versehen. Die untere Hälfte des Rohres 33 ist dagegen dicht und bildet ein Sammelbecken 33b.

Im Rohr 33 ist ein dazu koaxiales Reservoir 36 angeordnet. Dieses weist einen aus einem festen, porösen Material bestehenden Mantel 37 auf. Der Mantel 37 kann beispielsweise aus einem wasserdurchlässigen Keramikrohr gebildet sein. Er kann jedoch auch aus einem mit dünnen radialen Bohrungen versehenen Metallrohr bestehen. Das eine Ende des Mantels 37 liegt einigermassen dicht an einem Metallring 38 an, der mittels Schrauben 39 am Kopfstück 31 angeschraubt ist. Das andere Ende des Mantels 37 ragt in eine Ausnehmung des Flansches 32 hinein. Im Mantel 37 ist ein dazu koaxiales, wasserdurchlässiges, rohrförmiges Filter 40 angeordnet, das an der Innenfläche des Mantels 37 anliegt. Der Flansch 32 ist in seinem Zentrum mit einem Zapfen 32b versehen, der etwas in das Filter 38 hineinragt und dieses stützt. Zwischen dem flanschseitigen Ende des Filters 40 und der Innen-

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fläche des Flansches 32 ist ein Distanzring 41 angeordnet. Das Filter 40 besteht aus einem wasseraufsaugenden Material, das sich in nassem Zustand ausdehnt. Das Filter 40 bildet also gleichzeitig einen Quellkörper und dient, wie noch erläutert wird, als Fühler für die Überwachung des Wasservorrates.

Das Kopfstück 31 weist an seinem linken Ende eine koaxiale Gewindebohrung 31b auf, in die das Ende der Leitung 16 dicht eingeschraubt ist. Der Luftbefeuchter 17 ist also am linken Ende durch die Leitung 16 und den Hahn 15 fest mit dem Heizkörper 14 verbunden. Am andern Ende ist zweckmässigerwexse ein am Flansch 32 befestigter Reiter 42 vorhanden, der auf dem Heizkörper 14 sitzt, den Luftbefeuchter 17 abstützt und die Wärmeleitung zwischen dem Heizkörper und dem Luftbefeuchter erhöht.

Das Kopfstück 31 weist auf der Innenseite eine an die Gewindebohrung 31b anschliessende, weitere, abgestufte Bohrung 31c auf. In dieser ist ein ringförmiges, elastisches Element 43 angeordnet, dessen eine Endfläche an der Innenfläche des Kopfstückes 31 anliegt. Die andere Endfläche des Elementes 43 greift an einer Hülse 44 an, die verschiebbar in der Bohrung 31c und im Mantel 37 geführt ist. Die Hülse 44 weist an ihrem sich links befindenden Ende einen Boden auf, der im Zentrum mit einer Gewindebohrung 44a versehen ist. In diese ein der Gewindebohrung 31b zugewandtes, hohlzylindrisches Verschlusselement 45 eingeschraubt. Der Boden der Hülse 44 weist ausserhalb des Verschlusselementes 45 Bohrungen 44b auf. An ihrem dem Boden abgewandten Ende ist die Hülse 44 mit einer Schulter 44c versehen, an der das kopfstückseitige Ende des Filters 40 anliegt. In die Gewindebohrung 31b ist an ihrem inneren Ende ein als Ventilsitz 46 dienender Ring dicht eingesetzt. Dieser bildet zusammen mit dem Verschlusselement 45 und dem elastischen Element 43 ein Ventil 47. Die Hülse weist bei ihrem Boden einen nach aussen vorstehenden Kragen 44d auf. Zwischen diesem und dem Ring 38 ist ein ringförmiger Quellkörper 48 eingesetzt, der sich in nassem Zustand in axialer Richtung ausdehnt. Der Raum, in dem der Quell-

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körper 48 sitzt, ist durch Durchgänge 49 mit dem Sammel becken 33b und dem sich darüber befindenden Zwischenraum zwischen dem Rohr 33 und dem Mantel 37 verbunden.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der Zentralheizungsanlage 6, des Luftbefeuchters 17 und des Wasser-Sprinklers 18 erläutert werden.

Beim Betrieb strömt Heisswasser aus dem Heizkessel 8 durch die Steigleitung 10 zum Heizkörper 14 und den weiteren, nicht dargestellten Heizkörpern, durch diese hindurch in die Rückleitung 11 und dann über die Pumpen 12 in den Heizkessel 8 zurück. Solange der manuell betätigbare Hahn 15 geschlossen ist, befindet sich das Ventil 47 in der in der Figur 2 dargestellten, offenen Stellung. Wenn nun der Hahn 15 für die Inbetriebnahme des Luftbefeuchters 17 geöffnet wird, bleibt das Ventil 47 zunächst offen. Nun strömt Wasser aus dem Wasser-Kreislauf 7, oder genauer gesagt aus dem Heizkörper 14, durch das Ventil 47 und die Bohrungen 44b in das Reservoir 36 und beginnt dieses zu füllen. Das Wasser strömt nun durch das Filter 40 in den porösen Mantel 37. Weil das Wasser heiss ist und der Luftbefeuchter 17 und dessen Mantel 37 durch die wärmeleitende Verbindung mit dem Heizkörper 14 sowie durch die von diesem aufsteigende Warmluft erwärmt werden, verdunstet das Wasser in den Poren des Mantels 37. Der dabei entstehende Wasserdampf strömt nun durch die Schlitze 33a in den Innenraum des Gebäudes 2.

Da sich das Filter 40 in nassem Zustand ausdehnt, drückt es nun die Hülse 44 und das Verschlusselement 45 entgegen der vom elastischen Element 43 ausgeübten Kraft nach links gegen den Ventilsitz 46. Dadurch wird das Ventil 47 geschlossen, bevor das Reservoir 36 ganz gefüllt ist. Wenn sich nun das Reservoir im Verlaufe des VerdunstungsVorganges entleert, nimmt die Feuchtigkeit des Filters 40 ab, so dass es sich wieder etwas verkürzt. Das elastische

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Element 43 drückt nun das Verschlusselement 45 nach rechts, so dass wieder Wasser in das Reservoir 36 nachströmt. Das Filter 40 bildet also einen Fühler, der das Ventil 47 so steuert bzw. regelt, dass die Feuchtigkeit des Filters 40 und der Wasserstand im Reservoir 36 mindestens annähernd konstant bleiben. Dementsprechend wird dem Reservoir 36 im Mittel ungefähr die gleiche Wassermenge zugeführt, die an die Luft abgegeben wird.

Wenn stark geheizt wird, weist der Heizkörper eine relativ grosse Temperatur auf, wobei dementsprechend viel Wasser verdunstet. Bei einer starken Erwärmung der Luft ist jedoch auch eine starke Befeuchtung erforderlich. Die Befeuchtungsleistung des Luftbefeuchters passt sich also in gewissem Rahmen automatisch an den Bedarf an.

Wenn etwa nach dem Abschalten der Heizung oder aus irgend einem Grund nicht alles durch den Mantel 40 dringende Wasser verdunstet, gelangt Wasser in das Sammelbecken 33b. Wenn das Wasser im Sammelbecken 33b einen Grenzwert übersteigt, gelangt es durch die Durchgänge 49 zum Quellkörper 48. Dieser saugt nun Wasser auf, dehnt sich in axialer Richtung aus und schliesst das Ventil 47, bis das Wasser aus dem Sammelbecken 33b und dem Quellkörper 48 verdunstet ist. Der Quellkörper 48 bildet also ebenfalls einen mit dem Ventil 47 zusammenwirkenden Fühler.

Durch die Luftbefeuchtung wird dem Wasser-Kreislauf 7 Wasser entzogen, so dass der Druck im Wasser-Kreislauf abnimmt. Wenn nun der Druck unter einen vorgegebenen Wert absinkt, öffnet der Drucksensor 29 das Ventil 22. Nun kann Wasser vom Wasserzufuhranschluss 5 über den Wasseraufbereiter 23 in den Heizkessel 8 strömen. Im Wasseraufbereiter 23 wird das Wasser entkalkt. Ferner kann in ihm auch der Sauerstoff entzogen und eventuell ein korrosionshemmendes Mittel zugeführt werden, so

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dass die Elemente des Wasser-Kreislaufes nicht korrodieren. Das Rückschlagventil 21 gewährleistet, dass auch bei einer Abnahme des Druckes in der Leitung 3 nie Wasser aus dem Wasser-Kreislauf 7 in die Leitung 3 zurückströmt.

Beim Betrieb können die im Wasser vorhandenen Schmutzpartikel das Filter 40 im Laufe der Zeit verstopfen. Wenn dies der Fall ist, kann der Flansch 32 losgeschraubt und das Filter ausgewechselt werden.

Wenn nun etwa im Gebäude 2 ein Brand ausbricht, öffnet sich einer oder mehrere der Wasser-Sprinkler, so dass zur Brandbekämpfung Wasser zersprüht wird. Dies hat einen abrupten, starken Druckabfall im Wasser-Kreislauf 7 zur Folge. Der Drucksensor 29 ist derart ausgebildet, dass er in diesem Fall das Ventil 27 öffnet, so dass die zur Brandbekämpfung erforderliche grosse Wassermenge von der Leitung 3 zu den Sprinklern strömen kann. Des weitern kann der Drucksensor ein Alarmsignal auslösen. Das Ventil 27 bleibt nun offen, bis ein nicht dargestelltes Schaltorgan manuell betätigt wird.

Bei der vorstehend beschriebenen Einrichtung dient also ein Teil der Leitungen des Wasser-Kreislaufes 7 gleichzeitig für die Wasserzuleitung zu den Luftbefeuchtern und den Sprinklern. Dies ermöglicht, sowohl selbsttätig arbeitende Luftbefeuchter als auch Sprinkler mit verhältnismässig geringen Kosten zu installieren.

Selbstverständlich kann die Einrichtung in verschiedener Hinsicht modifiziert werden. Beispielsweise kann etwa das gesteuerte Ventil 22 durch ein Rückschlagventil ersetzt werden, das beim Auftreten einer vorgegebenen Druckdifferenz öffnet. Des weitern können die Sprinkler und die zugehörigen Ventile wegfallen. In kleinen Gebäuden kann auch auf die Umwälzpumpe 12 verzichtet werden.

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Auch die Ausbildung der Luftbefeuchter kann variiert werden. Beispielsweise könnte das Ventil *J7 statt durch das Filter durch einen separaten, koaxialen, durch die Achse des Reservoirs verlaufenden, stabförmigen Quellkörper betätigt werden. Dieser würde sich erst dann verlängern, wenn das Wasser im Reservoir auf die Höhe des Quellstabes angestiegen ist. Das Ventil würde in diesem Fall so geregelt, dass das Reservoir immer etwa halbvoll wäre. Anstelle eines Quellkörpers könnte als Fühler zur Betätigung des Ventils auch ein Schwimmer vorgesehen werden. Ferner wäre es möglich, im Reservoir überhaupt keinen Fühler vorzusehen und nur den Wasserstand im Sammelbecken 33b zu überwachen. Das Ventil 47 würde dann so geregelt, dass immer Wasser im Sammelbecken ist.

Die Einrichtung kann auch für Deckenheizungen adaptiert werden. Falls die Heizkörper in der Decke montiert sind, können die Luftbefeuchter etwa an einem Steigrohr montiert und aus diesem gespiesen werden. Des weitern ist es möglich, ein Steigrohr des Wasser-Kreislaufes oder ein Glied eines Heizkörpers durch das Innere des Luftbefeuchters zu führen. Beispielsweise kann etwa ein vom Warmwasser durchströmtes Rohr, nämlich etwa ein Glied eines Heizkörpers, entlang der Achse des Reservoirs verlaufen. Die Längsachse des Luftbefeuchters kann in diesem Fall ohne weiteres auch vertikal sein, wobei das Sammelbecken dann natürlich entsprechend modifiziert werden muss. Das den Luftbefeuchter durchströmende Warmwasser ergibt dann eine besonders grosse Verdunstungsleistung.

Im weiteren werden zweckmässigerweise zwischen dem Wasserzufuhranschluss 5 und den Rückschlagventilen 21,26 sowie im Wasser-Kreislauf 7 manuell betätigbare Hahnen eingebaut, die für die Durchführung von Reparaturen geschlossen werden können.

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Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Gebäude, das einen Wasserzufuhranschluss, eine Zentralheizungsanlage mit mindestens einem mit Heizkörpern versehenen Wasser-Kreislauf und mindestens einen Luftbefeuchter aufweist, der mit einem Reservoir zum Aufnehmen von Wasser versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir (36) über mindestens ein Ventil (47) mit dem Wasser-Kreislauf (7) verbunden ist, dass der Luftbefeuchter (17) mindestens einen mit dem Ventil (47) zusammenwirkenden Fühler (40,48) aufweist, um beim Betrieb des Luftbefeuchters (17) die Wasserzufuhr zum Reservoir (36) mindestens annähernd gleich der an die Luft abgegebenen Wassermenge zu machen, und dass der Wasser-Kreislauf (7) mit dem Wasserzufuhranschluss (5) verbunden ist.
2. 2. Gebäude nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir (36) einen als Verdunster dienenden, porösen Mantel (37) aufweist und dass unter diesem ein Sammelbecken (33b) angeordnet ist.
3. 3. Gebäude nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   dass das Ventil (47) einen Ventilsitz (46), einen Verschlusskörper (45) und ein diesen vom Ventilsitz (46) weg gegen das Reservoir (36) drückendes, elastisches Element (43) aufweist und dass im Reservoir (36) ein wasseraufsaugender Quellkörper (40) vorhanden ist, der sich in feuchtem Zustand ausdehnt und den Verschlusskörper (45) gegen den Ventilsitz (46) drückt.
4. 4. Gebäude nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Quellkörper (40) ein an der Innenseite des Mantels (37) des Reservoirs (36) angeordnetes Filter ist.

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5. 5. Gebäude nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

   dass das Sammelbecken (33b) mit einem mit einem Ventil (47) zusammenwirkenden Fühler (48) verbunden ist, um das Ventil (47) zu schliessen, wenn der Wasserstand im Sammelbecken (33b) einen Grenzwert überschreitet.
6. 6. Gebäude nach einem der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzeichnet, dass der Luftbefeuchter (17) auf oder an einem Heizkörper (14) befestigt ist.
7. 7. Gebäude nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Glied des Heizkörpers durch das Innere des Luftbefeuchters hindurchführt.
8. 8. Gebäude nach einem der Ansprüche 1 - 7_S dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohr des Wasser-Kreislaufes durch das Innere des Luftbefeuchters hindurchführt.
9. 9. Gebäude nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasser-Kreislauf (7) über mindestens ein Ventil (21,22) mit dem Wasserzufuhranschluss (5) verbunden ist.
10. 10. Gebäude nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Feuerbekämpfung dienende Wasser-Sprinkler (18) vorhanden sind, die sich beim Oberschreiten einer vorgegebenen Temperatur selbsttätig öffnen, dass die Wasser-Sprinkler (18) an den Wasser-Kreislauf (7) angeschlossen sind und der letztere mit einem Drucksensor (29) sowie über ein von diesem steuerbares Ventil (27) mit dem Wasserzufuhranschluss (5) verbunden ist und dass der Drucksensor (29) derart ausgebildet ist, dass er das letztgenannte Ventil (27) öffnet, wenn der Druck im Wasser-Kreislauf (7) unter einen vorgegebenen Wert absinkt.

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