DE3807442C2 - Wärmeübergabestation - Google Patents
WärmeübergabestationInfo
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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.
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