DE4417941A1

DE4417941A1 - Vorrichtung zum Anschluß wenigstens eines Fußbodenheizelementes an den Vor- und Rücklauf eines Heizsystems sowie Heizsystem mit einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE4417941A1
Application number: DE4417941A
Authority: DE
Inventors: Johann Binder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-05-21
Filing date: 1994-05-21
Publication date: 1995-11-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf ein Heizsystem gemäß Oberbegriff Patentanspruch 7.

Wegen der unterschiedlichen Betriebs- bzw. Vorlauftemperatur ist es üblicherweise nicht möglich, bei einem Heizungssystem herkömmliche, Wandheizkörper bzw. als Radiatoren ausgebildete Heizkörper und Fußbodenheizelemente an ein und dasselbe Heizsystem bzw. an ein und denselben Vor- und Rücklauf anzuschließen. Bei Heizungssystemen, die sowohl Radiatoren als auch Fußbodenheizelemente vorsehen, sind somit wenigstens zwei getrennte Heizkreisläufe üblicherweise verwendet.

Angeboten werden bereits sogenannte "Fußboden-Regel-Sets", die es ermöglichen sollen, an den Vor-und Rücklauf für Wandheizkörper bzw. Radiatoren Fußbodenheizelemente anzu schließen, und zwar über einen Neben-Heizkreis, der mit den Elementen eines solchen Fußboden-Regel-Sets aufgebaut werden kann und zusätzlich zu temperaturgesteuerten Regelventilen u. a. auch eine eigene Umwälzpumpe mit zugehöriger Steuerung aufweist.

Ein solches Fußboden-Regel-Set bzw. der hiermit hergestellte Neben-Heizkreis ist nicht nur aufwendig, sondern bedingt durch die Umwälzpumpe zusätzliche Betriebskosten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung aufzuzeigen, mit der ein Fußbodenheizelement an den Vor- und Rücklauf für Wandheizkörper bzw. Radiatoren anschließbar ist, und zwar bei wesentlich reduziertem Aufwand.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Schutzanspruches 1 ausgebildet. Ein eine solche Vorrichtung aufweisendes Heizsystem ist entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 7 ausgebildet.

Bei der Erfindung erfolgt die Reduzierung der Vorlauftempera tur für das Fußbodenheizelement dadurch, daß ein Teil der Wärmeenergie des Vorlaufs über den Wärmetauscher an den Rücklauf abgegeben und über diesen dem Gesamtheizkreis wieder zugeführt wird, so daß praktisch kein Energieverlust ent steht.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist in dem Primärkreis des Wärmetauschers oder in dem Vorlauf des Hilfsheizkreises wenigstens ein Ventil oder eine Drossel vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Temperatur des wärmetransportierenden Mediums am Ausgang des Primärkreises oder am Eingang des Fußbodenheizelementes steuerbar ist, und zwar derart, daß zumindest an einem vorgegebenen Temperatur-Schwellwert der Fluß des wärmetransportierenden Mediums durch dieses Ventil oder diese Drossel unterbrochen oder aber mit zunehmender Temperatur reduziert wird.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran sprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter schematischer Darstellung ein Blockdiagramm eines Heizungssystem mit einem Neben-Heizkreislauf für eine Fußbodenheizung;

Fig. 2 in vereinfachter Darstellung und im Schnitt einen Wärmetauscher zur Verwendung bei- dem Neben-Heizkreis lauf.

In den Figuren ist 1 der Vorlauf und 2 der Rücklauf einer Heizungsanlage mit einem flüssigen Wärme transportierenden Medium, nämlich Wasser. An den Vorlauf 1 und den Rücklauf 2 sind in üblicher Weise Radiatoren oder Wandheizkörper 3 angeschlossen. Die Wassertemperatur des Vorlaufs ist hierfür auf den für Wandheizkörper 3 üblichen Wert, beispielsweise 65°C eingestellt.

An den Vorlauf 1 und Rücklauf 2 ist ein Neben-Heizkreislauf 4 angeschlossen, der parallel zu den Wandheizkörpern 3 liegt und wenigstens eine Fußbodenheizung 5 enthält, die in üblicher Weise von einem mäanderförmig im Fußboden eines Gebäuderaumes verlegten Leitungsabschnitt 6 besteht.

Der Heizkreis 4 enthält einen Wärmetauscher 7, der einen von dem Wärme transportierenden Medium durchströmten und einen Primärkreis bildenden Wärmetauscherabschnitt 8 sowie einen, ebenfalls vom Wärme transportierenden Medium durchströmten und einen Sekundärkreis des Wärmetauschers bildenden Wärme tauscherabschnitt 9 besitzt. Der Wärmetauscherabschnitt 8 bzw. der von diesem Abschnitt gebildete Kanal ist über ein Proportional- oder Drosselventil 10 an den Vorlauf 1 ange schlossen. Das Drosselventil 10 ist ein von einem Thermo staten oder Temperatursensor 11 gesteuertes Ventil, d. h. das Drosselventil 10 schließt in einem Arbeitsbereich oberhalb eines vorgegebenen oder vorgewählten Temperaturschwellwertes zunehmend mit steigender Temperatur am Sensor 11. Durch ein Einstellglied oder Einstellelement kann dieser Temperatur-Schwellwert, bei dem der Arbeitsbereich des Drosselventils beginnt, eingestellt werden, und zwar bei spielsweise auf eine Temperatur von etwa 45°C.

Der Sensor 11 befindet sich an dem Anschluß zwischen dem Ausgang des Wärmetauscherabschnittes 8 und dem Fußbodenheiz element 5 und erfaßt dementsprechend die Temperatur des Wärme transportierenden Mediums am Auslaß des Wärmetauscherab schnittes 8. Der Ausgang des Fußbodenheizelementes 5 ist an den Eingang des Wärmetauscherabschnittes 9 angeschlossen, dessen Ausgang über ein Ventil, welches von einem Raum thermostat 13 gesteuert wird, mit dem Rücklauf 2 verbunden ist.

Mit dem Pfeil A ist die Strömungsrichtung des Wärme trans portierenden Mediums im Vorlauf 1, mit dem Pfeil B die Strömungsrichtung dieses Mediums im Rücklauf 2 und mit dem Pfeil C die Strömungsrichtung dieses Mediums durch den Heizkreis angegeben.

Das Ventil 12 sperrt, wenn die Raumtemperatur einen am Thermostaten 13 vorgewählten Wert erreicht hat.

Die Arbeitsweise des Heizkreises 4 läßt sich, wie folgt, beschreiben:
Liegt die Temperatur des mit dem Fußbodenheizelement 5 zu beheizenden Raumes unterhalb der am Raumthermostaten 13 eingestellten Temperatur, so kann das Wärme transportierende Medium den Neben-Heizkreis 4 in Richtung des Pfeiles C durchströmen, wobei ein Großteil der Energie des den Wärme tauscherabschnitt 8 durchströmenden Mediums entsprechend dem Pfeil D an den Wärmetauscherabschnitt 9 abgegeben und von dort mit dem wärmetransportierenden Medium in den Rücklauf 2 geleitet wird, über den diese Wärmeenergie dann erneut dem Gesamt-Heizkreis bzw. dem Vorlauf 1 zugeführt wird und somit nicht verloren geht.

Durch die Abgabe eines Teils der Energie weist das Wärme transportierende Medium am Ausgang des Wärmetauscherab schnittes 8 eine wesentlich niedrigere Temperatur auf als am Eingang dieses Wärmetauscherabschnittes. Bei der darge stellten Ausführungsform ist der Wärmetauscher 7 bzw. dessen Übertragungs- oder Kopplungsfaktor so gewählt, daß bei einer Temperatur des Vorlaufes 1 von ca. 65°C die Temperatur am Ausgang des Wärmetauscherabschnittes 8 bei etwa 45°C oder etwas tiefer liegt, und zwar dann, wenn über das Fußboden heizelement 5 an den zu beheizenden Raum Wärmeenergie abgegeben werden kann. Die Temperatur am Ausgang des Heizele mentes 5 und damit am Eingang des Wärmetauscherabschnittes 9 liegt dann deutlich unter der Temperatur des-Vorlaufes 1, d. h. beispielsweise in der Größenordnung von 30°C.

Über den Wärmetauscher 7 wird also die Temperatur des dem Fußbodenelement 5 zugeführten wärmetransportierenden Mediums wesentlich reduziert, und zwar auf einen Wert, der für Fußbodenheizungen geeignet ist, ohne daß im Gesamt-Heizungs system Wärme verloren geht, vielmehr wird die der Temperatur differenz zwischen Vorlauf 1 und Eingang des Fußbodenheizele mentes 5 entsprechende Energie über den Wärmetauscher 7 und den Rücklauf 2 an das Gesamt-Heizungssystem zurückgeführt.

Steigt die Temperatur in dem von dem Fußbodenheizelement 5 beheizten Raum an und ist dementsprechend eine Wärmeabgabe vom Heizelement 5 an diesen Raum nicht mehr in ausreichendem Maße möglich, so steigt die Temperatur am Ausgang des Fußbodenheizelementes 5 und damit im Wärmetauscherabschnitt 9 an. Hierdurch reduziert sich auch die über den Wärmetauscher 7 aus dem Wärmetauscherabschnitt bzw. aus dem Vorlauf für das Fußbodenheizelement 5 abgeführte Wärmemenge, was zu einem weiteren Anstieg der Temperatur nicht nur am Ausgang des Wärmetauscherabschnittes 8, sondern auch am Eingang des Wärmetauscherabschnittes 9 führt usw.

Ist bei diesem Temperaturanstieg der vorgegebene Temperatur-Schwellwert beispielsweise von 45°C am Sensor 11 erreicht, so reduziert die Drossel 10 mit zunehmendem weiteren Temperaturanstieg zunehmend den Fluß des Wärme transportierenden Mediums in dem Heizkreis 4, so daß auch eine reduzierte Wärmeenergie zugeführt wird. Hierdurch sinkt die Temperatur am Ausgang des Fußbodenheizelementes 5 und erhöht sich auch die Verweildauer des Wärme transportierenden Mediums im Wärmetauscher 7, so daß durch die dort übertragene Energie die Temperatur am Ausgang des Wärmetauscherab schnittes 8 weiter sinkt, also dem Temperaturanstieg am Ausgang des Wärmetauscherabschnittes 8 gegengesteuert wird und die Temperatur im Heizelement 5 auf dem gewünschten Wert gehalten wird.

Bei der vorstehenden Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß die Drossel 10 erst ab einer vorgegebenen Schwellwert temperatur, beispielsweise einer Temperatur von 45°C wirksam wird, d. h. erst ab dieser Temperatur eine von der Temperatur am Auslaß des Wärmetauscherabschnittes 8 abhängige Redu zierung der die Drossel 10 durchströmenden Menge des Wärme transportierenden Mediums erfolgt. Grundsätzlich kann die Drossel 10 selbstverständlich auch so ausgebildet sein, daß diese über den gesamten, bei normaler Betriebsweise möglichen Temperaturbereich wirksam ist.

Eine mögliche Ausführung für den Wärmetauscher 7 ist in der Fig. 2 dargestellt.

Der Wärmetauscher 7 besteht hierbei aus zwei miteinander verbundenen Rohren 14 und 15, beispielsweise aus Kupfer, von denen das Rohr 14 den Wärmetauscherabschnitt 8 und das Rohr 15 den Wärmetauscherabschnitt 9 bilden. Die von den beiden Rohren 14 und 15 gebildete Doppelrohranordnung ist dann beispielsweise wendelförmig gebogen und in einem wärmeisolierenden Gehäuse 16 untergebracht. Die in der Fig. 2 dargestellte Ausführungsform des Wärmetauschers 7 hat den Vorteil, daß dieser durch Wahl der Anzahl der Windungen in seiner Kapazität den jeweiligen Erfordernissen leicht angepaßt werden kann.

Selbstverständlich können aber auch andere Wärmetauscher 7 verwendet werden.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwand lungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung tragende Gedanke verlassen wird.

Bezugszeichenliste

1 Vorlauf
2 Rücklauf
3 Wandheizkörper
4 Fußbodenheizkreis
5 Fußbodenheizelement
6 Leitungsabschnitt
7 Wärmetauscher
8, 9 Wärmetauscherabschnitt
10 Drossel
11 Sensor
12 Ventil
13 Thermostat
14, 15 Rohr
16 Gehäuse

Claims

1. Vorrichtung zum Anschließen wenigstens einer Fußboden heizung oder eines Fußbodenheizungselementes (5) an den Vorlauf (1) und den Rücklauf (2), mit Mitteln zur Reduzierung der Temperatur des der Fußbodenheizung (5) zugeführten wärmetransportierenden Mediums eines Hei zungssystems, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Reduzierung der Temperatur von wenigstens einem Wärme tauscher (7) gebildet sind, der wenigstens einen ersten, einen Primärkreis bildenden Wärmetauscherabschnitt (8), über den der Eingang des Fußbodenheizelementes (5) mit dem Vorlauf (1) verbindbar ist, sowie wenigstens einen zweiten, einen Sekundärkreis bildenden Wärmetauscherab schnitt (9) aufweist, über den der Ausgang des Fußboden heizelementes (5) mit dem Rücklauf (2) verbindbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Primärkreis des Wärmetauschers (7) wenigstens ein Steuerventil oder eine Drossel (10) vorgesehen ist, die zumindest in einem vorgegebenen Temperaturbereich die Strömungsmenge des wärmetransportierenden Mediums durch den Primärkreis des Wärmetauschers (7) in Abhängigkeit von der Temperatur am Ausgang des Primärkreises oder am Eingang des Fußbodenheizelementes (5) derart steuert, daß mit zunehmender Temperatur die Strömungsmenge des Mediums abnimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Bereich des ersten Ventils (10) ab einem vorgegebenen oder vorgewählten Temperatur-Schwellwert beginnt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß im Heizkreislauf (4) für das wenigs tens eine Fußbodenheizelement (5) und/oder im Primärkreis und/oder Sekundärkreis des Wärmetauschers (7) wenigstens ein zweites Ventil (12) vorgesehen ist, welches zwischen einem den Heizkreislauf (4) sperrenden und einer diesen Heizkreislauf öffnenden Stellung steuerbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil (12) von einem Raumthermostat steuerbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (7) von einer Länge, vorzugsweise von einer zu einer Spirale oder Wendel gebogenen Länge eines Doppelrohres oder einer aus zwei miteinander verbundenen Rohren (14, 15) bestehenden Doppelrohranordnung gebildet ist.

7. Heizsystem mit wenigstens einer Fußbodenheizung oder eines Fußbodenheizungselementes (5), welches an den Vorlauf (1) und den Rücklauf (2) für Radiator-Heizele mente angeschlossen ist, mit Mitteln zur Reduzierung der Temperatur des der Fußbodenheizung (5) zugeführten wärmetransportierenden Mediums des Heizungssystems, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Reduzierung der Temperatur von wenigstens einem Wärmetauscher (7) gebildet sind, der wenigstens einen ersten, einen Primärkreis bildenden Wärmetauscherabschnitt (8), über den der Eingang des Fußbodenheizelementes (5) mit dem Vorlauf (1) verbindbar ist, sowie wenigstens einen zweiten, einen Sekundärkreis bildenden Wärmetauscherab schnitt (9) aufweist, über den der Ausgang des Fußboden heizelementes (5) mit dem Rücklauf (2) verbindbar ist.

8. Heizsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Primärkreis des Wärmetauschers (7) wenigstens ein Steuerventil oder eine Drossel (10) vorgesehen ist, die zumindest in einem vorgegebenen Temperaturbereich die Strömungsmenge des wärmetransportierenden Mediums durch den Primärkreis des Wärmetauschers (7) in Abhängigkeit von der Temperatur am Ausgang des Primärkreises oder am Eingang des Fußbodenheizelementes (5) derart steuert, daß mit zunehmender Temperatur die Strömungsmenge des Mediums abnimmt.

9. Heizsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Bereich des ersten Ventils (10) ab einem vorgegebenen oder vorgewählten Temperatur-Schwellwert beginnt.

10. Heizsystem nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß im Heizkreislauf (4) für das wenigs tens eine Fußbodenheizelement (5) und/oder im Primärkreis und/oder Sekundärkreis des Wärmetauschers (7) wenigstens ein zweites Ventil (12) vorgesehen ist, welches zwischen einem den Heizkreislauf (4) sperrenden und einer diesen Heizkreislauf öffnenden Stellung steuerbar ist.

11. Heizsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil (12) von einem Raumthermostat steuerbar ist.

12. Heizsystem nach einem der Ansprüche 7-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (7) von einer Länge, vorzugsweise von einer zu einer Spirale oder Wendel gebogenen Länge eines Doppelrohres oder einer aus zwei miteinander verbundenen Rohren (14, 15) bestehenden Doppelrohranordnung gebildet ist.