DE3807442C2 - Wärmeübergabestation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Kombination von Ausdehnungsgefäß, Wärme­ übertrager und Umwälzpumpe für Großflächenheizelemente.

Bekannt sind Pumpen-Wärmeträger-Einheiten zur Systemtrennung zwi­ schen einem Zentralheizkessel-Kreislauf und einer Großflächenheizung, z. B. Fußbodenheizung oder Wandstrahler. Diese Einheiten erfordern ein Ausdeh­ nungsgefäß, welches oberhalb der wärmeabgebenden Rohre installiert ist. Der­ artige Installationen lassen sich in der Regel nicht in Wohnräumen unterbringen, außerdem nimmt der Inhalt des Ausdehnungsgefäßes laufend Sauerstoff aus der Luft auf. Ein weiterer Nachteil ist darin begründet, daß die Teile der Groß­ flächenheizung soweit sie Eisenteile enthalten, durch den im Wasser gelösten Luftsauerstoff rosten. Zudem herrschen in Großflächen-Heizelementen geringe Strömungsgeschwindigkeiten, so daß die im System befindliche Luft erst lang­ sam mit dem Fördermedium in das Ausdehnungsgefäß gespült wird.

Die Zusammenfassung von Ausdehungsgefäß und Wärmeübertragung ist bekannt. Die DE 85 29 850 U1 beschreibt einen Behälter, der durch eine elastische Membran in zwei Bereiche aufgeteilt ist. In einem der Bereiche ist ein Wärmeübertragerrohr angeordnet, der andere Bereich ist mit Stickstoff gefüllt. Das Ausdehnungsvolumen erhöht den Druck der Stickstoff-Füllung und damit gleichzeitig den Druck im Heizungssystem. Ist das Ausdehnungsvolumen bei extremen Temperaturen groß gegenüber der Stickstoff-Füllung, so kann der Druck kritische Werte annehmen.

Die DE-GM 19 85 403 beschreibt ein Ausdehnungsgefäß, in dem elektrische Heizstäbe angeordnet sind. Oberhalb des Wasserspiegels be­ findet sich ein Luftpolster, dessen Druck vom Ausdehnungsvolumen der Hei­ zungsanlage abhängig ist.

Gemäß der Erfindung werden die drei Komponenten, Umwälzpumpe, Wärmeübertrager und Ausdehnungsgefäß, zu einer Einheit zusammengefaßt. Die Umwälzpumpe bildet eine Einheit mit dem Ausdehnungsgefäß und dieses wiederum nimmt den Wärmeübertrager auf, der von heißem Wasser durch­ strömt wird. Dabei ist der Luftraum des Ausdehnungsgefäßes nur über ein durch Druckunterschied betätigtes beidseitig durchlässiges Ventil mit der Außenluft verbunden, so daß nur dann Luft austritt, wenn der Wasserspiegel steigt, und eintritt, wenn er fällt. Dadurch gelangen jeweils nur wenige Kubikzentimeter in das Innere des Ausdehnungsgefäßes. Eine weitere Maßnahme zur Reduzierung der Sauerstoffaufnahme auf einen nicht mehr schädlichen Wert besteht darin, daß das Ausdehnungsgefäß thermisch mit dem Wärmeübertrager kommuni­ ziert. Dadurch nimmt der Wasservorrat des Ausdehnungsgefäßes die Tempe­ ratur des Kreislaufes an. Hierdurch verringert sich die Aufnahmefähigkeit des Wassers für Sauerstoff, da diese mit zunehmender Temperatur abnimmt. Des weiteren erfolgt die Entlüftung von Großflächen-Heizanlagen beim erstmaligen Befüllen durch ein derartiges Ventil.

Zur Entlüftung während des Betriebes ist die Austrittsstelle des von der Großflächenheizung in den Behälter zurückströmenden Wassers soweit wie möglich von dem Ansaugbereich der Umwälzpumpe entfernt angeordnet, so daß mit dem Wasserstrom austretende Luft sich in dem Ausdehnungsgefäß, in welchem eine extrem geringe Strömungsgeschwindigkeit vorherrscht, separie­ ren kann und danach luft- bzw. gasfreies Wasser von der Pumpe angesaugt wird.

Die Erfindung soll anhand von Figuren beschrieben werden:

Fig. 1 zeigt eine Wärmeübergabestation mit Rückschlagventil.

Fig. 2 zeigt eine Ausbildung, die zusätzlich eine Widerstandsheizung enthält.

Fig. 3 zeigt eine Einheit mit zwei getrennten Kreisläufen.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung mit Rohrbündel.

Fig. 5 zeigt das Überdruckventil.

In Fig. 1 ist am Boden 1 des Ausdehnungsbehälters 2 die Zirkulati­ onspumpe 3 für den Sekundärkreislauf montiert. Diese saugt erwärmtes Was­ ser aus dem Mantel 4, in dem sich ein Rohrwendel 5 befindet, welches vom Wärmeträger des Heizkessels im Gegenstrom zum Sekundärkreislauf durch­ strömt wird. Im Deckel befindet sich ein Gummiventilkörper 6, der nur dann Luft durchtreten läßt, wenn ein Druckunterschied zwischen dem Luftraum 7 und der Außenluft besteht. Der Druckseite 8 der Pumpe 3 ist ein Rückschlagventil 9 nachgeschaltet, welches sich zwischen der Druckseite 8 und den Absperrventi­ len 10a und 10b, die mit der Vorlaufleitung der Großflächenheizung verbunden sind, befindet. Ein weiteres Absperrventil 11 dient lediglich der Befüllung der Anlage. Die Rücklaufleitungen sind über Dosierventile 12a, 12b mit dem Inneren des Ausdehnungsgefäßes verbunden. Diese Dosierventile erlauben Parallel­ schaltung mit einstellbaren Mengenverhältnissen. Das Rückschlagventil 9 schließt nur während des Füllvorganges, damit der gesamte Wasserstrom in die Großflächenheizung strömt und schließlich auch das Ausdehnungsgefäß 2 ge­ füllt wird. Danach wird das Absperrventil 11 geschlossen. Mit Inbetriebnahme der Pumpe 3 öffnet sich das Rückschlagventil 9 und die Großflächenheizung wird durchströmt. Durch die Anordnung der Rücklaufventile in Bezug auf den Eintrittsquerschnitt 4a des Mantelrohres 4 wird eine Separation der aus den Do­ sierventilen 12a und 12b zurückströmenden Ausgasung aus dem Wasser oder von Luftresten durch die in dem Ausdehnungsgefäß niedrige Strömungsge­ schwindigkeit erreicht. Das Gas bzw. die Luft steigt zur Oberfläche während luft- bzw. gasfreies Wasser über den Querschnitt 4a angesaugt wird. Damit wird ei­ ne für Großflächen-Heizungen wichtige Entlüftungsmöglichkeit geschaffen.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Anordnung, die einen extrem geringen Ein­ bauquerschnitt erfordert. Die Pumpe 23 ist an der Seitenwand des Ausdeh­ nungsgefäßes 22 angeordnet. Der Vorlauf für die Großflächenheizung kann an beliebiger Stelle des Gehäuses die unter dem Wasserspiegel liegt, angeordnet werden. Der Rücklauf führt zur Pumpe 23. Ein Heizstab 29 dient während der Übergangszeit der Raumerwärmung.

Fig. 3 zeigt eine modifizierte Anordnung mit zwei unabhängig voneinan­ der einschaltbaren Pumpen 33a und 33b. Dadurch lassen sich zwei Raumberei­ che unabhängig voneinander beheizen.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Wärmeübertrager als Rohrbündel 40 ausgebildet ist. Der Sammelraum 40a ist mit dem Vorlauf des Heizkesselkreises verbunden, der Sammelraum 40b mit dem Rücklauf. Im Ge­ genstrom tritt der Rücklauf des Sekundärkreislaufes für die Großflächenheizung durch den Stutzen 41 ein, umströmt dann die Rohre des Rohrbündels 40 und tritt danach in die Ansaugöffnung 44 der Pumpe 43. Auf den Druckstutzen 45 der Pumpe 43 folgt ein Rückschlagventil 49, von dort aus gelangt das zirkulierende Wasser des Sekundärkreislaufes über den Stutzen 48 in den Vorlauf der Groß­ flächenheizung. Die Befüllung erfolgt über den Stutzen 46, der Luftaustritt erfolgt über den Gummiventilkörper 54 im Deckelbereich des nach oben weisenden Ausdehnungsgefäßes 42, in dem sich Wasser und Luft 47 befinden.

Fig. 5 zeigt den Gummiventilkörper in Ansicht und Schnitt. Die Rille 50 im Wulst 51 wird in eine Bohrung im Blechgehäuse eingesetzt. Der Membranbe­ reich 52 ist mit einer scharfen Lanze längs der Schnittlinie 53 geschlitzt. Die Rückstellkräfte der beiden so entstandenen halbkreisförmigen Bereiche werden erst dann überwunden, wenn der Differenzdruck zwischen Sekundärkreis und Außenluft einen vorgegebenen Wert überschreitet. Betriebsmäßig ist deshalb die Verbindung zwischen dem Inneren des Ausdehnungsbehälters und der Au­ ßenluft unterbrochen.

Claims (5)

1. Wärmeübergabestation für Großflächen-Heizungsinstallationen mit Zirkulationspumpe und Wärmeübertrager, der sich innerhalb eines Ausdehnungsgefäßes befindet, dessen oberer Bereich einen Luftraum enthält, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Luftraum von der Außenluft durch ein nur durch Differenzdruck sich öffnendes Ventil (6) getrennt ist.

2. Wärmeübergabestation für Großflächen-Heizungsinstallationen mit Zirkulationspumpe, Wärmeübertrager und Ausdehnungsgefäß, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme­ übertrager in einem sich vertikal erstreckenden, zylindrischen Gehäuse liegt, an dessen unterem Ende sich die Zirkulationspumpe (43) befindet und dessen oberer Bereich (42) als Ausdehnungsbehälter ausgebildet ist, dessen Luftraum (47) von der Außenluft durch ein nur durch Differenzdruck sich öffnendes Ventil (54) getrennt ist.

3. Wärmeübergabestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulati­ onspumpe (3, 23, 33a, 33b) mit dem Ausdehnungsgefäß (1) eine Einheit bildet.

4. Wärmeübergabestation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen der Zirkulationspumpe (3, 43) und dem Vorlauf des Großflächenheizsystems ein Rückschlagventil (9, 49) angeordnet ist.

5. Wärmeübergabestation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (6, 54) eine geschlitzte gummielastische Membran (52) aufweist.