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Pumpenwarmwasserheizung Gegenstand des Hauptpatents ist eine Pumpenwarmwasserheizanlage,
bei der gleichlaufend zu den Heißwassererzeugern ein Verdrängungsspeicher zwischen
Vor- und Rücklauf geschaltet ist und der Speicher sowie der Heißwassererzeuger durch
eine Mischleitung umgangen werden. Durch die Mischleitung kann unter dem Einfluß
der Umlaufpumpe dem Vorlauf Wasser aus dem Rücklauf zugemischt und so die Vorlauftemperatur
an den Heizkörpern niedriger als die Heißwassertemperatur an den Erzeugern und im
Speicher gehalten werden. Durch Einschalten eines Temperaturreglers in den Vorlauf
ist es bei der Anlage nach dem Hauptpatent möglich, die Vorlauftemperatur ebenso
wie die in den Vorlauf gelieferte Wärmemenge dem Bedarf der Wärmeverbraucher entsprechend
beliebig zu verändern, unabhängig vom jeweilige Zustand der Heißwassererzeuger oder
vom Wärmezustand der Dampfvorwärmer, wenn die Heißwassererzeugung durch Dampf in
Abhängigkeit vom Dampfdruck der den Vorwärmedampf liefernden Dampfanlage erfolgt.
Diese Möglichkeit der vom Wärmeanfall vollständig unabhängigen Einstellung der Vorlauftemperatur
nach dem Hauptpatent gestattet es z. B., daß die Vorlauftemperatur morgens zum Zwecke
des Hochheizens der Räume hoch, dann im Verlauf des Vormittags auf gewöhnliche Temperatur
und schließlich während der Nacht verhältnismäßig niedrig eingeregelt wird. Hierbei
ist jedoch eine aufmerksame Überwachung durch den Heizer erforderlich.
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Es ist bekannt, die Wärmeerzeugung' in Heizungsanlagen selbsttätig
dem Bedarf dadurch anzupassen, daß die erzeugte Wärmemenge dem von der Aussentemperatur
abhängigen Bedarf in der Weise angeglichen wird, daß bei sehr niedriger Außentemperatur
das Maß der Wärmelieferung gesteigert, bei milder Außentemperatut verringert wird.
Dies stellt eine träge, nur in weiten Grenzen dem Bedarf sich anpassende Art der
Regelung dar, die unwirtschaftlich ist.
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Nach der Erfindung sind bei einer Pumpenwarmwasserheizungsanlage mit
Speicher ' und Mischregelung nach dem Hauptpatent Temperaturfühler in einem Vergleichsraum,
in der Außenluft oder in der Rücklaufleitung der Heizungsanlage derart angeordnet,
daß sie einzeln oder mehrere gleichzeitig den Sollwert des die Mischtemperatur in
der Vorlaufleitung der Heizungsanlage überwachenden und von dieser beeinflußten
Temperaturreglers einstellen.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß die Temperaturfühler den Regelstoß
nicht unmittelbar auf den Temperaturregler geben, sondern lediglich die Sollgröße
einstellen, auf
die der Regler die Mischtemperatur einregem soll.
Die Heizmittelzufuhr bleibt dadurch ohne jede Beeinflussung, und es wird eine fast
träg-_ heitslose und genau einregelbare, selbsttätig. Anpaßmöglichkeit der Heizungsanlage
errei(2h4,.
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Die Regelventile werden wie beim Haupt= patent von einem vom Vorlauf
beeinflußtena Temperaturregler überwacht. Der Sollwert dieses Temperaturreglers
aber wird zum Beispiel bei strenger Kälte auf hohe Temperatur selbsttätig eingestellt.
Bei der Einstellung aus einem Vergleichsraum wählt man vorteilhaft einen Raum aus,
der den Bedingungen der beheizten Räume entspricht, jedoch von Störungen durch zufällige
Einflüsse, wie Öffnen der Fenster oder Türen, freigehalten ist. Solange in diesem
Raum die einzuhaltende Raumtemperatur nicht erreicht ist, wird der Regler der Mischtemperatur
auf höheren Sollwert eingestellt, während bei Überschreitung der Raumtemperatur
der Sollwert niedriger eingestellt wird. ..
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Für die Durchführung eines zeitlich wechselnden Betriebes, wie er
den Regelfall einer Heizungsanlage bildet, liegt bei strengem Frost im Nachtbetrieb
an außenliegenden Stellen der Rücklaufleitung die Gefahr des Einfrierens vor, wenn
eine zu niedrige Vorlauftemperatur eingestellt wird. Es wird daher vorteilhaft die
Rücklauftemperatur den Sollwert der Vorlauftemperatur begrenzend überwachen. Die
Rücklauftemperatur kann aber statt für den Grenzregelstoß auch zur dauernden Überwachung
dienen, wobei vorteilhaft eine Umschaltung vorgenommen wird, die bei Tage in Abhängigkeit
von der Außen- bzw. Raumtemperatur, bei Nacht in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur
erfolgt. Dies hat den Zweck, während der Nachtheizung mit der Wärmelieferung auszukommen,
die mit Sicherheit auch in weitverzweigten Netzen die Frostgefahr in den Leitungen
vermeidet, dagegen dieWärmeabgabe der Heizkörper während der Nacht möglichst gering
zu halten. Um diesen verschiedenen Tag- und Nachtbetrieb und gegebenenfalls auch
einen den Tageszeiten angepaßten veränderlichen Betrieb ohne Handbetätigung durchzuführen,
empfiehlt es sich, die wirksamen Temperaturfühler über einen Zeitschalter in ihrer
Wirkung auf den Sollwert des Temperaturreglers umschalten zu lassen. Der Zeitschalter
kann dabei auch den Sollwert der Mischtemperatur zu verschiedenen Tageszeiten, z.
B. zum Hochheizer am Morgen, erhöhen und später verringern. Ferner kann ein derartiger
Zeitschalter beim Zusammenarbeiten von Kraftwerken mit Heizwerken von nur geringer
Speichergröße dazu beitragen, daß die Zeiten verstärkter Heizung mit den Zeiten
verstärkter Abdampflieferung zusammenfallen, oder aber die Heizung in bekannter
Zeiten ungenügender Wärmelieferung durch Verringerung der Temperatur zu strecken.
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# . In der Zeichnung sind ein Schaltbild und Regelkennlinien für die
Anlage gemäß der =@$ndung dargestellt, und zwar zeigen: ;.,, -'Fig. i das Schaltbild
der Anlage, r ` Fig. 2 eine Vorrichtung zur selbsttätigen Temperaturverstellung,
Fig.3 eine Regelkennlinie in Abhängigkeit von der Außentemperatur, Fig. q. eine
Regelkennlinie in Abhängigkeit von der Temperatur in einem Vergleichsraum und Fig.5
eine Schaulinie der Zeitschaltereinstellung.
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In Fig. i sind i der Wärmeerzeuger, 2 der Speicher, 3 die Vorlaufleitung,
q. die Rücklaufleitung, 5 die Umwälzpumpe, 6 die Umgehungsleitung für das Rücklaufwasser,
7 der Temperaturfühler zur Speicherregelung, der das Ventil 8 bei Wärmemangel und
das Ventil 9 bei Wärmeüberschuß öffnet und damit die Ladung und die Entladung des
Speichers 2 überwacht. io ist der Temperaturfühler, der die Mischventile ii in der
kalten und 12 in der warmen Leitung überwacht. Er wird vom Wasser .aus der Vorlaufleitung
3 umspült, das durch die gesonderte Erregerleitung 13 um den Temperaturfühler herum
und zur Rücklatifleitung q. abgeführt wird. Zwischen dem Vorlauf 3 und dem Rücklauf
q. sind die Heizkörper 1q. sowie ein Heizkörper 15 angeschlossen, der sich in dem
Vergleichsraum 1ö befindet: Der Temperaturfühler 17 überträgt den Einfluß der Temperaturänderungen
im Vergleichsraum über die Einflußleitung 18 auf den Hilfsmotor i9, der die einzuregelnde
Temperaturhöhe des Temperaturfühlers io verändern kann. Auf den Hilfsmotor ig und
die Einflußleitung 18 wirken außerdem der Temperaturregler 2o, der den Einfluß der
Außentemperatur überträgt, sowie der Temperaturfühler 21 ein, der sich in der Rücklaufleitung
q. befindet. Die Steuerung des Hilfsmotors erfolgt durch eine Druckflüssigkeit,
deren Druck durch die Hilfspumpe 22 erzeugt werden kann.
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In Fig. 2 ist der Temperaturfühler io mit der üblichen Verstellvorrichtung
23 und einer Temperaturhöhentafel2¢ dargestellt. Die Verstellschraube 23 ist mit
einem Zahnrad 25 versehen, das über die Zahnstange 26 von dem Kolben 27 des Hilfsmotors
ig verschoben werden kann. Außerdem ist der Zylinder i9 nach Lockerung der Flügelschraube
28 von Hand verschiebbar, wodurch eine Einstellung der Temperaturverstellvorrichtung
möglich ist.
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Der Regelvorgang ist folgender: In Fig. 3 sind auf der Außentemperatur
als Waagerechte verschiedene Vorlauftemperaturen als Senkrechte aufgetragen. Unter
Zugrundelegung üblicher Verhältnisse der Heizkörpergrößen
und des
Wärmedurchgangs der Gebäude ergeben sich Kurvenscharen. Nach der mittleren der drei
Kurven a stellt sich bei einer Außentemperatur von -io ° C eine Vorlauftemperatur
von 8o° C ein. Sinkt die Außentemperatur weiter, so stellt sich eine entsprechend
höhere Vorlauftemperatur ein bis zum Höchstwert von ioo ° C bei -25'C Außentemperatur.
Die obere Kurve b zeigt, wie sich die Kennlinie durch den Einfluß des im Vergleichsraum
16 angeordneten Temperaturreglers 17 verschiebt, wenn die Temperatur in diesem Raum
ein Grad niedriger ist als gewöhnlich, also z. B. von i8 ° C auf i7 ° C gesunken
ist. Dies kann bei besonders starkem Wind der Fall sein und drückt sich in einer
Verschiebung der Regelkennlinie im Sinne einer jeweils höheren Vorlauftemperatur
aus. Umgekehrt ist die tiefere Kurve c die Kennlinie für den Fall, daß im Vergleichsraum
zu hohe Temperatur, etwa ig ° C, herrscht.
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Um die beabsichtigte Verschiebung der Regelkennlinie zu ermöglichen
oder um nur mit der Temperatur des Vergleichsraumes die Vorlauftemperatur zu überwachen,
ist die Regeltrennlinie nach Fig. q. steil ausgebildet. Hier ist über der Raumtemperatur
als Waagerechte die Veränderung der Vorlauftemperatur als Senkrechte aufgetragen.
Die Regeltrennlinie verläuft unter der Voraussetzung von i8 ° C als gewöhnlicher
Temperatur vollständig innerhalb des Bereiches zwischen i7 ° C und ig ° C, d. h.
bei i7 ° C ist bereits die höchste, bei ig ° C die niedrigste Vorlauftemperatur
als Solltemperatur eingestellt.
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Der Einfluß des Temperaturfühlers 21 in der Rücklaufleitung q. zeigt
sich in den Schaulinien dadurch, daß entsprechend einer ' Einstellung auf eine Mindesttemperatur
von io ° C bis i2 ° C in der Rücklaufleitung die Vorlauftemperatur jedenfalls nicht
unter diese Höhe sinken- kann.
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Fig. 5 zeigt die Verhältnisse, wie sie beispielsweise durch einen
Zeitschalter einzustellen wären, wbbei jedoch der Einfluß der Außentemperatur und
des Vergleichsraumes nicht ausgeschaltet sein muß. Die Schaulinie zeigt über der
Zeit als Waagerechte die Vorlauftemperaturen als Senkrechte, wie sie an einem kalten
Tage von beispielsweise -15'C Außentemperatur vorzusehen wären. Während in der Nacht
die Vorlauftemperatur so niedrig als möglich ist, jedoch überwacht vom Temperaturfühler
21 in der Rücklaufleitung nicht unter 30'C sinkt, wird morgens gegen 6 Uhr
die höchste Temperatur von go°C eingeschaltet, um dann gegen io Uhr auf mittlere
Tagestemperatur von 50'C zu sinken. Abends gegen 17 Uhr wird nochmals eine
höhere Temperatur von etwa 8o°C eingestellt, die gegen ig Uhr auf 50'C und
nach 22 Uhr wieder auf die niedrigste Temperatur der Heizung absinkt.
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Die zusammenwirkenden Regelvorgänge können einzeln oder miteinander
zur Wirksamkeit kommen, in letzterem Falle vorteilhaft so, daß stets der eine Regler
den anderen überlagert und seine Einstellungswerte ändert. Die Steuerung der Regelglieder
kann nach üblichen Grundsätzen durch eine mechanische oder hydraulische, kraftschlüssige
Kupplung oder auch durch elektrische Schütze durchgeführt werden.