DE2809105B1

DE2809105B1 - Kaskadenregelung fuer eine Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlage

Info

Publication number: DE2809105B1
Application number: DE2809105A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl-Ing Baelz
Original assignee: Helmut Baelz GmbH
Current assignee: Helmut Baelz GmbH
Priority date: 1978-03-03
Filing date: 1978-03-03
Publication date: 1978-10-26
Also published as: DE2809105C2

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 Zurücklaufbeimischung dienende, von der Rücklaufleitung abzweigende Beipaßleitung zum Verbraucher angeschlossen ist.

Bei dieser Kaskadenregelung ist gemäß dem Hauptpatent die Anordnung derart getroffen, daß in der Vorlaufleitung zum Verbraucher ein Thermostatventil angeordnet ist, welches in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur eine Druckänderung hervorruft, die den Stellmotor der Strahlpumpe zur Verstellung des wirksamen Treibdüsenquerschnittes beaufschlagt.

Dabei geht das Hauptpatent davon aus, daß es bei Raumheizungsanlagen mit Rücklaufbeimischung an sich bekannt ist, einzelnen Wärmeverbrauchern, beispielsweise den 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. Wegen des kleinen Hubbereichs, in dem das als Proportionalrelger wirkende Thermostatventil arbeitet, ist seine Regelgenauigkeit dabei begrenzt.

Dadurch, daß in der Vorlaufleitung zum Verbraucher ein Thermostatventil angeordnet ist, welches in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur eine Druckänderung hervorruft, die den Stellmotor der Strahlpumpe zur Verstellung des wirksamen Treibdüsenquerschnittes beaufschlagt, wird erreicht, daß beispielsweise bei einem durch einen Anstieg der Umgebungstemperatur bedingten Schließen des Thermostatventils der Druck in der Vorlaufleitung vor dem Thermostatventil ansteigt, womit über dem Stellmotor der Strahlpumpe eine Verringerung des wirksamen Treibdüsenquerschnittes hervorgerufen wird. Dies hat zur Folge, daß die beispielsweise aus dem Fernheiznetz zugeführte Wassermenge entsprechend herabgesetzt wird, womit der Druck in der verbraucherseitigen Vorlaufleitung und damit im System konstant gehalten wird, weil die umlaufende Wassermenge reduziert wird.

Diese Wirkungsweise der Kaskadenregelung setzt aber voraus, daß der Rücklaufdruck konstant ist, was in der Praxis häufig der Fall ist. Beispielsweise in Fernheiznetzen kann aber ein schwankender Rücklaufdruck auftreten, wodurch dann die Funktion der Kaskadenregelung beeinträchtigt würde.

Aufgabe der Zusatzerfindung ist es deshalb, die Kaskadenregelung nach dem Hauptpatent in dem Sinne weiterzubilden, daß auch bei schwankendem Rücklaufdruck bei einer Warmwasserheizung- oder -bereitungsanlage der eingangs genannten Art der Vorteil einer verbesserten Regelgenaugigkeit am Verbraucher und der auf der Verbraucherseite gewährleisteten Druckbegrenzung erhalten bleibt und gleichzeitig der Stellmotor der Strahlpumpe unabhängig von Schwankungen des Rücklaufdruckes ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Kaskadenregelung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß dem Stellmotor der an dem Thermostatventil und dem Verbraucher liegende Differenzdruck aufgeschaltet ist.

Bei einem als Membranstellmotor ausgebildeten Stellmotor, dem durch eine eingebaute Sollwertfeder ein fester Sollwert vorgegeben ist und der über eine strömungsaufwärts von dem Thermostatventil abgehende Impulsleitung an die Vorlaufleitung angeschlossen ist, kann dies in einfacher Weise derart geschehen, daß der Membranstellmotor auf der gegenüberliegenden Membranseite über eine Impulsleitung mit der Rücklaufleitung verbunden ist.

Dadurch, daß dem Stellmotor nicht nur der strömungsaufwärts vor dem Thermostatventil in der Vorlaufleitung herrschende Druck, sondern auch der in der Rücklaufleitung bestehende Druck aufgeschaltet wird, werden Schwankungen des Rücklaufdruckes selbsttätig ausgeglichen, so daß die erzielbare Regelgenauigkeit im wesentlichen unabhängig von Rücklaufdruckschwankungen ist.

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

F i g. 1 eine Warmwasserheizungsanlage mit einer Kaskadenregelung gemäß der Erfindung und

F i g. 2 die Strahlpumpe der Warmwasserheizungsanlage 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 Fernheiznetz gespeist ist Saugseitig ist die Strahlpumpe 2 an eine von der Verbraucherrückleitung 03 abzweigende Bypassleitung 3 zum Verbraucher 1 angeschlossen, die es gestattet, dem Vorlauf zum Verbraucher 1 ausgekühltes

ORIGINAL INSPECTED

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 Fernheiznetzes 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 einer 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 Membran 15 auf ihren beiden Seiten jeweils eine bis auf einen Einlaßschluß geschlossene Kammer 16 bzw. 26 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. 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. Strömungsabwärts von dem Verbraucher 1 geht von der verbraucherseitigen Rücklaufleitung 03 eine zweite Impulsleitung 25 ab, die zu der zweiten Kammer 26 des Membranstellmotors 14 führt. Damit ist die Membran 15 des Membranstellmotors mit dem an dem Thermostatventil 20 und dem Verbraucher 1 liegenden Differenzdruck beaufschlagt.

Steigt bei konstant angenommenen Rücklaufdruck (in der Rücklaufleitung 02) die Umgebungs- oder Raumtemperatur über den an dem Thermostatventil 20 eingestellten Sollwert an, so drosselt das Thermostatventil wie bei der Kaskadenregelung nach dem Hauptpatent die verbraucherseitige Vorlaufleitung 04. Dies hat einen Druckanstieg in dem strömungsaufwärts von dem Thermostatventil 20 liegenden Teil der verbraucherseitigen Vorlaufleitung 04 zur Folge, wel-

!0 eher 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 vorgegebenen Sollwertes 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 liegenden Vorlaufleitungsteil die Düsennadel 10 und damit der Regelkörper 11 im Sinne der Verringerung des wirksamen Querschnitts 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 eingeregelgt ist.

Schwankt jedoch der Druck in der Rücklaufleitung 02, beispielsweise weil das Fernheiznetz mit schwankendem Rücklaufdruck arbeitet, so wird die Rücklaufdrukkänderung über die Impulsleitung 25 auf die Membrane

15 in dem Sinne ausgeschaltet, daß sie selbsttätig kompensiert wird. Steigt beispielsweise der Rücklaufdruck in der Rücklaufleitung 02 an, so erhält der Membranstellmotor 14 über die Impulsleitung 25 eine zusätzliche Druckbeaufschlagung im Öffnungssinne, so daß die Düsennadel 10 und damit der Regelkörper 11 im Sinne einer entsprechenden Vergrößerung des wirksamen Querschnitts der Treibdüse 4 verstellt werden, was zur Folge hat, daß die aus der Vorlaufleitung 01 einströmende Wassermenge sich erhöht und damit die Wirkung des erhöhten Rücklaufdruckes kompensiert wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zweigt die Impulsleitung 25 unmittelbar hinter dem Verbraucher 1 von der verbraucherseitigen Rücklaufleitung 03 ab. Es sind auch Fälle denkbar, in denen es zweckmäßig ist, den Abzweigpunkt der Impulsleitung 25 in die netzseitige Rücklaufleitung 02, d. h., strömungsabwärts hinter den Abzweigpunkt der Bypassleitung 3 zu legen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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 Beipaßleitung zum Verbraucher angeschlossen ist, wobei in der Vorlaufleitung zum Verbraucher ein Thermostatventil angeordnet ist, welches in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur eine Druckänderung hervorruft, die den Stellmotor der Strahlpumpe zur Verstellung des wirksamen Treibdüsenquerschnittes beaufschlagt nach Patent P 25 25 643.3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stellmotor (14) der an dem Thermostatventil (20) und dem Verbraucher (1) liegende Differenzdruck, ausgeschaltet ist.
2. Kaskadenregelung nach Anspruch 1, mit einem als Membranstellmotor ausgebildeten Stellmotor, dem durch eine eingebaute Sollwertfeder ein fester Sollwert vorgegeben ist und der über eine strömungsaufwärts von dem Thermostatventil abgehende Impulsleitung an die Vorlaufleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranstellmotor (14) auf der gegenüberliegenden Membranseite über eine Impulsleitung (25) mit der Rücklaufleitung (03) verbunden ist.
3. Kaskadenregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsleitung (25) strömungsabwärts hinter dem Abzweigpunkt der Bypassleitung (3) mit der netzseitigen Rücklaufleitung (02) verbunden ist