DE69936546T2

DE69936546T2 - Verfahren zur Regelung einer Wärmetauscher-Einrichtung

Info

Publication number: DE69936546T2
Application number: DE69936546T
Authority: DE
Inventors: Sören ULLBERG
Original assignee: Sundsvall Energi AB
Current assignee: Sundsvall Energi AB
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2019-04-21
Also published as: DK1719959T3; ATE366897T1; DE69937490D1; WO1999054665A1; EP1719959A3; EP1284394A2; EP1878991A1; EP1080329A1; EP1284394B1; DK1284394T3; DE69937490T2; EP1719959B1; DK1080329T3; EP1719959A2; AU4178499A; EP1284394A3; DE69936546D1; ATE377736T1; EP1080329B1

Description

Technisches Fachgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine rationell hergestellte Wärmeübertragungsvorrichtung zum Erzeugen von Wärme und/oder Warmwasser in Gebäuden, die zumindest einen Wärmetauscher aufweist, und ein Steuerverfahren für eine derartige Wärmeübertragungsvorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine kompakte Wärmeübertragungsvorrichtung mit integrierten Steuer- und Überwachungseinrichtungen, die zumindest einen Plattenwärmetauscher, Kopplungs- und Verbindungseinrichtungen aufweist und die eingerichtet ist, Haushaltswarmwasser und/oder Warmwasser für ein Heizungssystem zu erzeugen, das von einer externen Warmwasserquelle erhalten wird.
Stand der Technik
Kompakte Wärmetauscher, wie etwa gelötete Plattenwärmetauscher werden sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen verwendet. Diese Wärmetauscher werden in der Regel mit einem Rohrleitungssystem, in dem ein Medium fließt, das erwärmt/gekühlt werden soll, und einem anderen Rohrleitungssystem verbunden, in dem ein Heiz-/Kühlmedium fließt. Außerdem sind in dem Rohrleitungssystem u.a. Temperatur- und Durchflussmesswandler, Umwälzpumpen, d.h. Durchflusssteuerungsventile, um das Heizen/Kühlen zu steuern, angeordnet. Jeder Einlass und Auslass des Wärmetauschers ist auf herkömmliche Weise mittels Rohrleitungen und Rohrformstücken mit sekundären und primären Systemen verbunden. Dies erhöht normalerweise das Volumen der Vorrichtung und bildet ein großes Volumen in Bezug auf die Größe des Plattenwärmetauschers. Ein Wärmetauscher zum gleichzeitigen Erwärmen von zwei Medien nach bekannter Technologie wird gewöhnlich mit Verbindungen auf zwei entgegengesetzten Seiten eingerichtet, wobei die relative Volumenzunahme sogar noch schärfer wird. Wenn die Erwärmung eines der zwei Medien auch in zwei getrennten Schritten stattfinden soll, muss die Verteilung wiederum in zumindest zwei getrennten mit Rohrleitungen verbundenen Wärmetauschern stattfinden.
Werke, die Gebäude mit Fernheizungssystemen verbinden, enthalten normalerweise zwei Wärmetauscher, die für die gleichzeitige Erzeugung von Haushaltswarmwasser und Warmwasser für ein Wassertransportsystem zum Heizen der Gebäude entweder parallel oder in sogenannten zwei Stufen gekoppelt sind. Das System zum Heizen der Gebäude kann Strahler, Konvektoren, Luftbatterien und/oder Heizschaltungen, wie etwa Bodenkreisläufe, aufweist. Es beseht ein ausgeprägter Bedarf an kosteneffizient hergestellten kleinen kompakten wartungsfreundlichen Einheiten in der Form funktionsintegrierter Module, die in Kapazitätsstufen mit wenigen Verbindungen und folglich einem kleinen Leckrisiko angeordnet sind und die sehr wenig Überwachung und Wartung benötigen. Es ist auch vorteilhaft, wenn sie schnell und rationell installiert und insbesondere in kleineren Gebäuden ersetzt werden können, wo es vorteilhaft wäre, fähig zu sein, die ganzen Einheiten zu entfernen.
Normalerweise schwanken die Kapazitätsanforderungen für größere Fernheizwerke erheblich. Aus diesem Grund sind sie oft sowohl in Bezug auf den Wärmetauscher als auch die Steuerventile, die ein Teil sind, bei dem auch überlegt werden muss, wo sie in der Schaltung angeordnet werden, und auf den vorherrschenden Differenzdruck genau dimensioniert. Für kleinere Anlagen und dann insbesondere für kleinere Gebäude, wie etwa alleinstehende Häuser, gibt es keinen Anwendungsbereich für derart exaktes Dimensionieren, hier benötigt man eher standardisierte Datenreihen mit zum Beispiel unterschiedlichen Kapazitätsstufen und der von Werk zu Werk gleichen Ausrüstung. Wenn diese kleineren Anlagen gut arbeiten und einen guten Komfortstandard herstellen sollen, obwohl zwischen ihnen selbst große Unterschiede in den Differenz druckanforderungen bestehen, sind Einrichtungen erforderlich, welche den Differenzdruck konstant auf einem gewissen bestimmten Pegel halten können. Dies ist in „Svenska Fjärrvärme Föreningens Råd and directives, FVF 1997: 13 (Empfehlungen und Richtlinien der schwedischen Fernheizungsvereinigung), Seite 9, 14 und 15, Kommentarseiten 6 und 18 und dem Dokument „Din Fjärrvärme Central" (Ihr Fernheizwerk) Seite 4, beschrieben. Folglich sollte es vorteilhaft sein, wenn ein derartiges kleineres Fernheizwerk bereits bei der Lieferung von der Fabrik selbst einen einfachen, aber robusten und rationell erzeugten Differenzdruckregler enthielte. Die bekannten Differenzdruckregler sind zu groß und technisch kompliziert und relativ teuer, um in den vorstehend beschriebenen Werken von Nutzen zu sein, folglich besteht ein Bedarf an einem einfachen, robusten und günstigen Differenzdruckregler, der für diesen Zweck zur Verwendung in der Zentralheizung für kleinere Gebäude geeignet ist.
In den vorstehend erwähnten Vorrichtungen enthaltene Komponenten weisen unter anderem immer einen Haushaltswarmwasserregler auf. Es kann sogar erwähnt werden, dass zumindest für kleinere Gebäude die Kapazitätsanforderungen für die Zuführung von Haushaltswarmwasser wie für die meisten der Häuser die gleichen sind. Diese Situation erzeugt sowohl eine Notwendigkeit als auch eine Eröffnung für einen standardisierten, einfachen, robusten leicht herzustellenden und folglich günstigen Warmwasserregler, um den Wärmetauscher und in gewissen Anwendungen auch eine Umwälzpumpe zur Bereitung von Haushaltswarmwasser zu steuern. Die im Handel erhältlichen Ausstattungen sind oft kompliziert, unnötig groß und teuer, und es fehlt jegliche wesentliche Funktion, und sie muss daher mit zusätzlichen unterstützenden Ausstattungen ergänzt werden. Wenn kleine gelötete Plattenwärmetauscher verwendet werden, hat die Erfahrung in der Branche gezeigt, dass teilweise wegen dem sehr schnellen Wärmetauscher, der nur ein paar Deziliter Wasser enthält, und teilweise aufgrund seiner Einfachheit und Zuverlässigkeit ein schneller Warmwasserregler der sogenannten selbsttätigen Art bevorzugt wird. Aufgrund bekannter Probleme mit der Zeitkonstanten für Temperatursensoren etc. wäre es ein Vorteil, wenn der Warmwasserregler für seine Hauptsteuerung nicht hauptsächlich von der abfließenden Warmwassertemperatur gesteuert würde. Da der Wärmeaustauschprozess hauptsächlich vorhersagbar ist, wäre es ein Vorteil, wenn der Regler stattdessen von dem Kaltwasserdurchfluss gesteuert würde.
Die Funktionalität bekannter herkömmlicher Ausstattungen für die Regelung zum Beispiel der Haushaltswarmwasserherstellung in einem Wärmetauscher, welche Temperaturablesungen des erwärmten Mediums durchführen, basieren darauf, dass es immer entweder einen Mangel oder einen Überschuss bei dem zu regelnden Parameter gibt und dass der Regler so weit wie möglich versucht, den Mangel oder den Überschuss zu kompensieren. Dieses Verfahren wird im Allgemeinen jedes Mal wiederholt, wenn die Ausstattungen einer Störung, zum Beispiel einer Durchflussänderung in der Haushaltswarmwasserzweigrohrleitung, ausgesetzt werden. Aufgrund der Zeitkonstanten in dem Temperatursensor und Laufzeiten für die Regelungsmotoren besteht immer eine größere oder kleinere Abweichung zwischen den tatsächlichen Werten und den gewünschten Werten, was außerdem häufig zu größeren oder kleineren Temperaturschwingungen führt.
Derartige bekannte Ausstattungen beispielsweise zum Regeln der Haushaltswarmwasserherstellung in einem Wärmetauscher sind in DE 19618415 offenbart. In dem Rückkopplungssteuerungsverfahren gemäß DE 19618415 ermöglicht eine integrierte Wärmetauscher-Einrichtung, dass Wärmeenergie von einer primären Dampf- oder Wasserschaltung über einen Wärmetauscher an eine sekundäre Schaltung übertragen wird. Der Wärmetauscher hat getrennte Messkammern für den Eintritts- und Austrittsdurchfluss sowohl auf der primären als auch der sekundären Seite, wobei jede Kammer Temperatur- und/oder Drucksensoren enthält, die mit einer Steuer- und Regelungseinheit für den Betrieb der Wärmetauscher-Einrichtung gekoppelt sind. Insbesondere wird der Durchfluss in der primären Schaltung des Wärmetauschers auf der Basis des Unterschieds der Temperatur des von der sekundären Seite des Wärmetauschers abfließenden Fluids zu der gewünschten Temperatur gesteuert.
Es ist daher wünschenswert, einen selbsttätigen Haushaltswarmwasserdurchsatzregler in einer Vorrichtung, wie vorstehend dargelegt, zu haben, der basierend auf den erfassten Haushaltswarmwasseranforderungen ein kontinuierlich proportional korrektes Durchflussverhältnis zwischen dem Haushaltswarmwasser, das erwärmt werden soll, und dem Warmwasser, das in den Wärmeaustauschprozess als Heizmedium zugeführt wird, ermöglicht. Es ist auch wünschenswert, dass der Regler den Wärmetauscher während Zeiten ohne Ausgabe warm halten kann. Ein derartiger Regler oder ein Steuerventil kann sogar die äußerst schwierigen Regelungsfälle bewältigen, die verursacht werden, wenn Verbraucher relativ kleine Mengen an Warmwasser entnehmen, wobei man normalerweise keine Umwälzschaltung für Haushaltswarmwasser hat. Der Regler soll auch für die Verwendung in der charakteristischen und anerkanntermaßen schwer zu handhabenden „Ein-Aus"-Regelung geeignet sein, die für kleine Anlagen typisch ist.
In einer Fernheizungseinheit gemäß dem Obigen besteht auch ein Bedarf an einem robusten, leicht zu handhabenden und zuverlässigen Durchflussmesswandler. Bekannte Durchflussmesswandler sind typischerweise von der folgenden Art: mechanisch, Messflügel oder ähnliches oder Schwebekörper in nach oben gehenden Kanälen, Durchflussbegrenzer, wie etwa Venturi-Rohre oder Drosselblenden, Fluidistoren aufweisend; magnetisch induktive Sensoren; akustische Sensoren, Durchflussmesswandler für turbulente Strömungen oder Wärmesensoren, wie etwa unter anderem Laufzeitsensoren oder leitende Sensoren. Um Wasser und/oder den Energieverbrauch in kleineren Heizwerken zu messen, werden immer noch in erster Linie günstige mechanische Durchflussmesswandler, die Messflügel aufweisen, verwendet. Diese verschiedenen Arten von Durchflussmesswandlern werden hauptsächlich für die Installation in Rohrleitungen oder ähnlichem verwendet. Eine übliche Beschränkung in diesen bekannten Durchflussmesswandlern ist, dass sie schwierig derart einzurichten sind, dass sie sowohl einen niedrigen Durchfluss als auch einen hohen Durchfluss in einem Kanal mit sich ändernden Durchflüssen mit konstanter Genauigkeit erkennen. Dies liegt an der Tatsache, dass ein derartiger bekannter Durchflussmesswandler gewöhnlich nur in einem begrenzten Bereich des Durchflussbereichs, für den er konstruiert ist, mit Präzision arbeitet, was normalerweise der Durchfluss über einem gewissen minimalen Anfangswert ist, d.h. der Durchfluss muss einen minimalen Wert erreichen, bevor der Durchflussmesswandler anzuzeigen beginnt. Dieser Anfangswert ist häufig relativ hoch, und diese Durchflussmesswandler sind häufig nur ein wenig über diesem Anfangswert, d.h. bei dem unteren Messpegel, nicht sehr genau. Vergleiche unter anderem die Messgesetz-Ungenauigkeitskurven in Boverkets (Zentral autorisierte Zwischenkontrollbehörde) Gesetze SFS 1994:26. Folglich ist ein Durchflussmesswandler gemäß bekannter Technologie normalerweise derart dimensioniert, dass der erwartete Durchfluss immer über dem Anfangswert liegt, und der Durchfluss unter dem Anfangswert normalerweise nicht bestimmt werden braucht. Ein weiterer Nachteil mit diesen bekannten Messgeräten ist, dass sie stark gedrosselt werden müssen, um in dem unteren Bereich zu messen. Dies ergibt bereits bei mäßigem Durchfluss unerwünscht hohe Druckabfälle, was bei größerem Durchfluss betont wird. Die mechanischen Messgeräte mit Messflügeln sind auch empfindlich für Abnutzung und widerstehen einer Überlastung nicht. Aus diesem Grund werden sie der Haltbarkeit wegen häufig in Bezug auf die Anforderung der Anlage überdimensioniert. Insbesondere in der Technologie für Heizwerke ist es wichtig, dass der Messwandler reagieren und eine deutliche und wohl definierte Differenz zwischen keinem Durchfluss und minimalem Durchfluss, d.h. einen eindeutigen Anfangsdurchfluss anzeigen kann. Außerdem sollte dieser Fluss aufgrund der charakteristischen Schwingung nicht auf null schwanken, was gewöhnlich in großen hydraulischen Systemen, wie etwa einem Fernheizungssystem, passiert, da es dann schwierig wäre, mittels regelmäßiger sporadischer „Prü fungen" des momentanen Durchflusses den korrekten Durchfluss bei dem untersten Messpegel zu erfassen.
Folglich besteht ein Bedarf an einem Durchflussmesswandler, der in eine Vorrichtung, wie vorstehend dargelegt, integriert ist und der einen geringen und vorzugsweise konstanten Druckabfall über den Messbereich hat und der einen niedrigen und eindeutigen Anfangsdurchfluss hat und der sich nicht verschlechtert, einer Überlastung widersteht, der mit ausreichender Genauigkeit verwendet werden kann, um sowohl niedrige als auch hohe Durchflüsse zu bestimmen, und der über den gesamten Bereich des erwarteten Durchflusses die gleiche Genauigkeit zeigt.
Die Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehend erwähnte Art von kompakter Wärmetauscher-Einrichtung, die insbesondere einen Lötplattenwärmetauscher aufweist, zum Heizen und für die Warmwasserbereitung für Gebäude zu entwickeln, um sie durch eine rationelle und kostengünstige Herstellung so weit wie möglich mit einem funktional und flexibel ausgebildeten Verbindungsblock zu integrieren und um passende Komponenten zu entwickeln und anzupassen und herkömmliche Komponenten für die Steuerung und Überwachung des thermischen Prozesses anzupassen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine kompakte Wärmeübertragungsvorrichtung zu offenbaren, die neben dem, dass sich nicht viel Raum einnimmt und flexibel ist, viele integrierte Funktionen und Komponenten zum Verbinden der Heiz- und erwärmten Medien ebenso wie zum Steuern und Überwachen des thermischen Prozesses in dem Wärmetauscher hat.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Wärmeaustauschprozesses in einer Wärmeübertragungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die eine primäre Fluidschaltung und eine sekundäre Fluidschaltung aufweist. Das Verfahren weist die Schritte auf: Erfassen einer ersten Temperatur des zufließenden Fluids in der primären Fluidschaltung; Erfassen einer zweiten Temperatur des zufließenden Fluids in der sekundären Fluidschaltung; Erfassen eines Fluiddurchflusses in der sekundären Fluidschaltung; Übertragen eines die erfasste erste Temperatur anzeigenden ersten Steuersignals, eines den erfassten Fluiddurchfluss anzeigenden zweiten Steuersignals und eines die erfasste zweite Temperatur anzeigenden dritten Steuersignals an eine Steuereinheit; und Steuern des Fluiddurchflusses in der primären Fluidschaltung durch die Steuereinheit unter Verwendung des ersten Steuersignals, des zweiten Steuersignals und des dritten Steuersignals und ohne Verwendung der Temperatur des abfließenden Fluids von der sekundären Fluidschaltung, so dass ein proportional korrektes Durchflussverhältnis zwischen dem Durchfluss des abfließenden Fluids von der sekundären Fluidschaltung und dem Durchfluss des zufließenden Fluids der primären Fluidschaltung bezüglich einer Temperaturanforderung für das abfließende Fluid erhalten wird.
Es wird betont, dass der Verbindungsblock in diesem Zusammenhang und dem, was beginnend von dem bereits Gesagten folgen soll, ein Maß an „Intelligenz" in der Hinsicht zeigt, dass er derart ausgebildet und ausgestattet ist, dass er den Durchfluss beginnend von einem gewünschten thermischen Prozess in und aus der Vorrichtung verteilt und steuert, und nicht nur eine einfache Verbindungsvorrichtung oder eine Art von Adapterplatte ist, die dafür gedacht ist, die Verbindungen zu erleichtern. Im Folgenden wird der Verbindungsblock gemäß dieser Definition als „intelligenter Verbindungsblock" bezeichnet.
Gemäß einer weiteren Definition des „intelligenten Verbindungsblocks" kann ein Vergleich mit einem elektrischen Äquivalent in der Form einer sogenannten IC-Schaltung oder einer Leiterplatte vorgenommen werden, die aber für eine Hydraulikschaltung, d.h. eine Oberflächenmontagetechnologie mit Komponenten, die sich um unterschiedliche Längen oder Höhen in den Block hinein erstrecken, gedacht sind.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nur einen Wärmetauscher auf, der vorzugsweise als ein Warmwasserbereiter für Haushaltswasser eingerichtet ist, das durch Wärmeaustausch mit heißem Wasser aus einem Kessel oder ähnlichem erwärmt werden soll. Der mit dem Plattenwärmetauscher verbundene intelligente Verbindungsblock weist auf diese Weise eine Verteilungs- und Durchflusssammlungseinrichtung auf, um das Füllen der primären Fluidschaltung, der Kesselwasserschaltung, mit kaltem Wasser, das aus einer zweiten sekundären Fluidschaltung genommen wird, wie etwa dem Kaltwasser zu dem Warmwasserbereiter, zu ermöglichen. Der intelligente Verbindungsblock weist auch eine Steuereinrichtung zum Erwärmen von Wasser in dem Warmwasserbereiter auf, wodurch vorzugsweise der Abfluss von heißem Kesselwasser aus dem Warmwasserbereiter von dem Haushaltswarmwasser in dem Warmwasserbereiter gesteuert wird. Der intelligente Verbindungsblock kann auch eine oder mehrere Kompensationseinheiten zum Steuern des Durchflusses des heißen Kesselwassers enthalten, was im Folgenden detaillierter beschrieben wird.
Die Steuereinrichtung kann zumindest ein Differenzdruckventil umfassen, das durch Änderungen in der Druckdifferenz zwischen dem Primärfluid an dem Zufluss in die Vorrichtung und dem Abfluss aus der Vorrichtung die Druckdifferenz zwischen den Einlässen und Auslässen stabilisiert. Vorzugsweise ist der Differenzdruckregler eingerichtet, sich bei einer Druckdifferenz unter einem vorbestimmten Wert zu öffnen und bei einer Druckdifferenz, die einen gewissen Wert überschreitet, zu schließen. Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen in dem intelligenten Verbindungsblock angeordneten Differenzdruckregler, wodurch einzigartig einfache und zuverlässige Leistungsmerkmale ermöglicht werden.
Die Steuereinrichtungen umfassen vorzugsweise zumindest einen Haushaltswarmwasserregler oder eine Kombination aus einem Haushaltswarmwasserregler und einer Pumpe oder ähnlichem, um den Durchfluss des Primärfluids durch den Wär metauscher für das Haushaltswarmwasser zu steuern. Der Haushaltswarmwasserregler, der in der vorliegenden Erfindung als eine der zwei Hauptvarianten, die jeweils für ihre eigene Hauptanwendung gedacht sind, beschrieben wird, basiert auf einem Durchflussmesswandler. Dieser ist vorzugsweise hydraulisch mit. einem gesteuerten Ventil verbunden, so dass er, wenn dies nach der Kompensation erforderlich ist, den Abfluss des Warmwasserrücklaufs von der externen Warmwasserquelle aus dem Wärmetauscher basierend auf dem Ablesewert des Zuflusses an kaltem Wasser für die Herstellung von Haushaltswarmwasser steuert. Der Durchflussmesswandler weist auf: einen Messkolben, einen hydraulischen Hauptzylinder, einen axial beweglichen hydraulischen Kolben in dem Hauptzylinder, der durch die im Wesentlichen empfindliche Messkolbenachse oder eine Messkolbenachse, die gegen den in dem Kanaldruck: vorhandenen statischen Druck unbelastet ist, mit dem Messzylinder verbunden ist. Der Durchflussmesswandler kann für gewisse Anwendungen auch mit einem elektrischen Schaltungsunterbrecher zum Steuern einer Umwälzpumpe versehen sein. Das gesteuerte Ventil umfasst einen hydraulischen Nebenzylinder, einen axial beweglichen hydraulischen Kolben in dem Nebenzylinder, einen Ventilteller, einen Ventilsitz und eine Ventilachse, die den hydraulischen Kolben des Nebenzylinders mit dem Ventilteller verbindet.
Andere Kompensationseinheiten können eingerichtet werden, wenn es erforderlich ist, den Differenzdruck und/oder die Temperatur des zufließenden primären Wasser zu messen, und wenn es erforderlich ist, auch deren Änderungen zu kompensieren ebenso wie eine Funktion zum Halten der Wärme bereitzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Warmwasserreglers ist das Steuerventil mit Einrichtungen eingerichtet, um erfasste Kaltwasserdurchfluss- und Temperaturablesungen für zufließendes Fernheizungswasser mit der erforderlichen Temperatur von abfließendem Haushaltswarmwasser zu korrelieren, und weist auch eine eingebaute Funktion zum Halten der Wärme auf. Derartige Einrichtungen umfassen offensichtlich Einstellungsfunktionen, wodurch sie an die vorhandenen Bedingungen des fraglichen Wärmetauschers und Gebäudes angepasst werden. Mittels des vorstehend beschriebenen Wärmetauschers korrelieren der Warmwasserregler mit dem Durchflussmesswandler und die Kompensationselemente die Durchfluss- und Temperatur-veränderlichen Ablesungen mit der Einstellung des Öffnungsgrads des gesteuerten Ventils, und eine gewünschte für Haushaltswarmwasser erhaltene Temperatur wird im Wesentlichen durch das in den Wärmetauscher fließende Fluid beeinflusst. Die Brühschutzkompensation, die auf Abweichungen von der gewünschten Temperatur basiert, passt den Öffnungsgrad des Ventils an und wird vorzugsweise in Fällen verwendet, in denen derartige Abweichungen, die aufgrund von Unterbrechungen oder Fehlern in dem Prozess auftreten können, eine Verletzung verursachen können.
Der grundlegende Unterschied zwischen einem erfindungsgemäßen Steuerventil und einer temperaturgesteuerten herkömmlichen Steuerungsausstattung zum Regeln der Haushaltswarmwasserherstellung in einem Wärmetauscher ist, dass das herkömmliche Regeln auf der Tatsache basiert, dass es immer entweder einen Mangel oder einen Überschuss in dem zu regelnden Parameter gibt, der unter anderem aufgrund der Zeitkonstante in dem Temperatursensor, Einstellungen, etc., erzeugt wird, die der Regler danach, soweit er dazu fähig ist, zu kompensieren versucht. Dieses Verfahren wird normalerweise bei jeder Unterbrechung in der Ausstattung, zum Beispiel einer Durchflussänderung in dem Haushaltswarmwasserauslass, wiederholt. Da ein Steuerventil gemäß irgendeiner der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung immer einen proportional korrekten Durchflusszustand zwischen dem Heiz- und dem Kühlwasser in dem Wärmeaustauschprozess bereitstellt, kann angenommen werden, dass die Zentralheizung, die ein erfindungsgemäßes Steuerventil aufweist, das dafür gedacht ist, die Herstellung von Haushaltswarmwasser zu steuern, im Wesentlichen verbesserten Komfort bereitstellt und die Verlegenheit mit lauwarmem Wasser nur eine Erinnerung ist. Der Warmwasserregler ist außerdem entwickelt, um die äußerst schwierigen Regelungsfälle zu erledi gen, die auftreten, wenn Benutzer relativ kleine Haushaltswarmwasseranforderungen haben und kleine relativ schnelle Wärmetauscher haben und wo man normalerweise keine Warmwasserzirkulation hat. Das Ventil sorgt auch für einen guten Komfort und eine wesentliche Verbesserung für die wohlbekannte schwierig zu steuernde und charakteristische „Ein-Aus"-Regelung, die für kleine Anlagen typisch ist. Das Ventil basiert auf der Tatsache, dass immer ein proportional korrekter Fernheizungsdurchfluss durch den Warmwasserbereiter freigegeben wird, sobald ein Warmwasserdurchfluss stattfindet. Wenn sich der Durchfluss ändert, findet sofort eine passende Korrelation des Fernheizungsdurchflusses statt, um die korrekte Warmwassertemperatur zu halten. Wenn die Entnahme beendet wird, schließt sich das Fernheizungsventil sofort und vermeidet u.a. das Kalkablagerungsphänomen auf den Ventiloberflächen, das durch Übertemperierung aufgrund dessen verursacht wird, dass sich das primäre Ventil nicht schnell genug schließt, wenn der sekundäre Durchfluss und damit die Kühlung aufhört.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Überwachungseinrichtung auch zumindest einen einfachen funktional zuverlässigen Durchflussmesswandler mit einem begrenzten und geringen Druckabfall und einem eindeutigen Anfangsdurchfluss und hoher Genauigkeit über einen großen effektiven Bereich. In diesem Technologiebereich ist es für die Überwachung des thermischen Prozesses in einem Wärmetauscher folglich wichtig, dass er alle erwarteten Durchflüsse von im Wesentlichen keinem Durchfluss bis zu dem maximalen erwarteten Durchfluss abdeckt und mit einfachen Mitteln kombiniert werden kann und fähig ist, mit Präzision zu funktionieren, wobei ein Energiezähler sporadische Ablesungen des Durchflusses vornimmt.
Zeichnungen
Die Erfindung soll im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben werden und durch bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft dargestellt werden.
1 stellt ein Schaltbild des Prinzips einer Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar, die einen Wärmetauscher, vorzugsweise einen Warmwasserbereiter, aufweist.
2 stellt ein Schaltbild des Prinzips einer Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung dar, die einen Wärmetauscher und eine Parallelschaltung aufweist.
3 stellt ein Schaltbild des Prinzips einer Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dar, die einen Wärmetauscher aufweist.
4a stellt eine Wärmeübertragungsvorrichtung dar, die aufweist: eine Kopplungseinrichtung, zwei Endstücke, eine Anzahl von blechgeformten Kanalplatten mit Aussparungen, die eingerichtet sind, um in einen intelligenten Verbindungsblock mit inneren Kanalsystemen für die Verbindung der Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die einen Wärmetauscher in der Form eines Wasserkessels aufweist, montiert zu werden.
4b stellt eine Wärmeübertragungsvorrichtung dar, die aufweist: ein Endanschlussstück, zwei Endstücke, eine Anzahl von blechgeformten Kanalplatten mit Aussparungen, die eingerichtet sind, um in einen intelligenten Verbindungsblock mit inneren Kanalsystemen für die Verbindung der Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die einen Wärmetauscher und eine Parallelschaltung aufweist, montiert zu werden.
4c stellt eine Wärmeübertragungsvorrichtung dar, die aufweist: eine Kopplungseinrichtung, zwei Endstücke, eine Anzahl von blechgeformten Kanalplatten mit Aussparungen, die eingerichtet sind, um in einen intelligenten Verbindungsblock mit inneren Kanalsystemen für die Verbindung der Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die zwei Wärmetauscher aufweist, montiert zu werden.
5 stellt eine angepasste Anwendung eines Steuerventils für die Oberflächenmontage auf einem intelligenten Verbindungsblock gemäß einer beliebigen Ausführungsform der Erfindung dar.
6 stellt einen Differenzdruckregler dar, der in einen intelligenten Verbindungsblock für eine Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß einer beliebigen Ausführungsform der Erfindung integriert werden soll.
7a stellt einen Durchflussmesswandler gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, der geeignet ist, in Kombination mit einem Ventil gemäß 8 oder 9, das in einem Steuerventil für Haushaltswarmwasser enthalten ist, welches in der Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist, in den intelligenten Verbindungsblock integriert zu werden.
7b stellt den oberen Teil des Hauptzylinders des Durchflussmesswandlers gemäß 7a in einer Variante mit einem Kolben mit in der axialen Richtung kürzerer Länge und einer alternativen Dichtung zwischen dem Kolben und dem Zylinder detailliert dar.
7c stellt den oberen Teil des Hauptzylinders des Durchflussmesswandlers gemäß 7a in einer Variante detailliert dar, die einen elektrischen Aktuator in der oberen Endposition aufweist.
8 stellt ein Ventil dar, das geeignet ist, in den intelligenten Verbindungsblock integriert zu werden, um den Durchfluss in einem Kanal in einer Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu regeln, das mit einem Durchflussmesswandler zur Steuerung der Haushaltswarmwasserbereitung gemäß einer beliebigen der Varianten in 7a–7c verbunden ist.
9a stellt eine vollständige Brühschutz-Kompensationseinheit dar, die geeignet ist, in einen intelligenten Verbindungsblock integriert und mit einem Durchflussmesswandler gemäß 7a–7c und einem Ventil gemäß 8 oder 10 verbunden zu werden oder in ein Steuerventil eingebaut zu werden, um Haushaltswarmwasser in einer Wärme übertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zu regeln.
9b stellt eine alternative Kompensationseinheit der Art dar, die neben dem Brühschutz auch eine grundlegende Wärmehaltefunktion für den Warmwasserbereiter und folglich über eine Zirkulationskanalsierungswirkung ein indirektes Halten der Wärme des zufließenden Primärfluids bereitstellt, die geeignet ist, mit einem Durchflussmesswandler gemäß 7a–7c und einem gesteuerten Ventil gemäß 8 verbunden zu werden, um in ein Steuerventil eingebaut zu werden, um Haushaltswarmwasser in einer erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung zu regeln.
9c stellt den oberen Teil einer Kompensationseinheit gemäß 9a in einer alternativen Ausführungsform dar, die neben dem Brühschutz eine Wärmehaltefunktion auf einem Temperaturpegel bereitstellt, welcher der gleiche wie für den Brühschutz ist, die geeignet ist, mit einem Durchflussmesswandler gemäß 7a–7c und einem gesteuerten Ventil gemäß 8 kombiniert zu werden, um in ein Steuerventil eingebaut zu werden, um Haushaltswarmwasser in einer erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung zu regeln.
10 stellt ein gesteuertes Ventil dar, das teilweise ein integrales Kompensationselement der Art aufweist, welches die Temperaturanpassung des zufließenden Primärfluids und über Zirkulationskanalsierungswirkung eine direkte Wärmehaltefunktion für zufließendes Primärfluid bereitstellt, das geeignet ist, mit einem Durchflussmesswandler gemäß einer der Variationen in 7a–7c und wahlweise einem Brühschutz gemäß 9a kombiniert zu werden, um in ein System von Sensoren und Aktuatoren eingebaut zu werden, um das Haushaltswarmwasser in einer erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung zu regeln.
11a stellt einen Durchflussmesswandler für die elektrische Signalisierung dar, der einen hohlen Messkolben und eine eingebaute Federanordnung an dem Ende des Messkolbens aufweist und integral in einem intelligenten Verbin dungsblock montiert ist, der geeignet ist, in einen Energiezähler eingebaut zu werden.
11b stellt den Messkolben und den Durchflusskanal in einer alternativen Ausbildung des Durchflusswandlers gemäß 11a, der ein Gleitrohr mit Löchern aufweist, im Detail dar.
11c stellt eine Ansicht des oberen Teils des Durchflusswandlers gemäß 11a oder 11b mit einem Fenster für ein visuelles Ablesen des momentanen Durchflusses im Detail dar.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Beschreibungen bevorzugter Ausführungsformen sind hauptsächlich auf die Verwendung einer Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung als eine Zentralheizung in einem kleineren Gebäude ausgerichtet. Die Verwendung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und für einen Fachmann werden sich basierend auf der Beschreibung in ihrer Gesamtheit insbesondere nach der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen eine Anzahl genauso interessanter und naheliegender geeigneter Anwendungen zeigen. In den schematischen 1–3 wurden so weit wie möglich auf dem Fachgebiet allgemein eingeführte oder akzeptierte Symbole für die enthaltenen Komponenten verwendet. Aus diesem Grund und um die Figuren und die Beschreibung der Figuren nicht unnötig zu überladen und die Beschreibung der Erfindung auf diese Weise möglicherweise unklar zu machen, wurden nicht alle gezeigten Komponenten mit Bezugszeichen versehen.
1 ist ein schematisches Schaltbild, das einen Kopplungsblock 1, einen Wärmetauscher 3, einen intelligenten Verbindungsblock 2, einen Verbraucher 5, zum Beispiel ein Haushaltswarmwassersystem, und eine externe Warmwasserquelle 6, wie etwa einen Warmwasserkessel, aufweist. Der Wärmetauscher 3 in 1 ist zum Beispiel ein Warmwasserbereiter 3, dem Kaltwasser zugeführt wird, welches mit dem heißen Wasser von dem Kessel 6, das durch den Wärmetauscher 3 in zu dem Kaltwasser entgegengesetzter Richtung läuft, erwärmt wird. Der Wärmetauscher weist Einlässe für das Kaltwasser und Auslässe für das erwärmte Haushaltswarmwasser ebenso wie Einlässe für zufließendes Warmwasser und Auslässe für den Rücklauf des Warmwassers auf. Der intelligente Verbindungsblock 2 weist auf: Hauptverbindungen jeweils für den Zufluss und den Abfluss der zwei Fluide aus der Vorrichtung von dem und/oder zu dem Kessel, dem Haushaltswarmwassersystem, Nebenverbindungen zum Verbinden der Einlässe und Auslässe des Wärmetauschers 3 und Innenkanäle 2a, 2b, 2c, 2d, die eine Hauptverbindung mit der entsprechenden Nebenverbindung verbinden, was im Folgenden beschrieben wird. In gewissen Ausführungsformen ist es vorteilhaft, alle Hauptverbindungen zu koordinieren, um mit einem Kopplungsblock 1 auf einer der großen Oberflächen des intelligenten Verbindungsblocks 2 zu verbinden. Abhängig von äußeren Verbindungssystemen kann ein derartiger Kopplungsblock, wie etwa in 1 dargestellt, auf der Seite der großen Oberfläche, die von dem Wärmetauscher abgewandt ist, oder auf der gegenüberliegenden großen Oberfläche angeordnet sein. Es ist sogar vorteilhaft, den Kopplungsblock 1 mit Verbindungsventilen einzurichten und das Öffnen und Schließen von zwei oder mehreren der Ventile zu koordinieren. Außerdem ist es vom Gesichtspunkt der Herstellung und Flexibilität vorteilhaft, einen in 4a dargestellten intelligenten Verbindungsblock gemäß der Ausführungsform der Erfindung zu verwenden. Diese Ausführungsform weist eine Anzahl von gestapelten und miteinander verbundenen Kanalplatten, zwei Endstücke und ein Zwischenblech auf, wobei die Kanalplatten Aussparungen haben oder mittels Zwischenwänden Trennungen erzielen, die in dem montierten Kopplungsblock Wechselwirken und, wenn erforderlich, die Innenkanäle und Innenhohlräume bilden. In vielen Fällen wird es bevorzugt, dass eine oder mehrere der Kanalplatten ihrerseits aus einer Vielzahl dünner miteinander verbundener Blechformelemente aufgebaut sind, um eine hohe Flexibilität in der Anpassung der hydraulischen Herstellung und eine optimale rationelle Herstellung zu erhalten. Vorzugsweise wird Löten verwendet, um die Kanalplatten, die Endstücke, die Zwischenbleche und/oder Blechformelemente miteinander zu verbinden.
Das Kaltwasser tritt mittels einer ersten Hauptverbindung in die Wärmeübertragungsvorrichtung ein und wird über einen in dem Block 2 angeordneten ersten Innenkanal 2c zu den Einlässen des Warmwasserbereiters 3 und eine erste Nebenverbindung zu dem Einlass für Haushaltswasser des Sekundärfluids des Warmwasserbereiters 3 und in und durch den Warmwasserbereiter 3 geleitet, wo es durch Warmwasser aus dem Kessel erwärmt wird, das den Warmwasserbereiter 3 im Gegenstrom zu dem Haushaltswasser durchläuft. Das erwärmte Haushaltswasser, das warme Haushaltstrinkwasser, verlässt den Warmwasserbereiter 3 und wird in den Verbindungsblock 2 und dann über einen zweiten Innenkanal 2d zu einer zweiten Hauptverbindung geleitet, die mit einem System 5b mit einem oder mehreren Entnahmestellen für Haushaltswarmwasser verbindet. Der erste Innenkanal 2c für die Zuführung von Kaltwasser an den Warmwasserbereiter 3 hat auch eine Durchflussverteilungseinrichtung, die in 1 als eine Verzweigungsrohrleitung 7a dargestellt ist.
Diese Verzweigungsrohrleitung 7a macht es möglich, Wasser in die externe primäre Fluidschaltung 6 nachzufüllen, die in der Ausführungsform gemäß 1 aus einer Warmwasserschaltung 6, wie etwa zum Beispiel einer Kesselwasserschaltung, besteht. Warmwasser 6a aus dem Kessel wird über eine dritte Hauptverbindung an die Vorrichtung zugeführt und wird über einen dritten Innenkanal 2a an eine dritte Nebenverbindung, die mit dem Einlass des Warmwasserbereiters 3 für Kesselwasser, das Primärfluid, verbindet, durch den Warmwasserbereiter 3 und aus einer vierten Nebenverbindung auf dem Verbindungsblock 2 geleitet, wo der Rücklauf des Kesselwasser über einen vierten Innenkanal 2b zu einer vierten Hauptverbindung geleitet wird und als Kesselwasserrücklauf 6b zu dem Kessel zurückkehrt. Der vierte Innenkanal 2b für den Rücklauf des Kesselwassers weist eine zweite Verzweigungsrohrleitung 7b auf, die in Verbindung mit der Verzweigungsrohrleitung 7a in dem ersten Innenkanal 2c angeord net ist und dadurch, wenn erforderlich, neues Wasser in der Form von Kaltwasser an den Kesselwasserrücklauf 6b zuführt, um zum Beispiel ein mit der Schaltung verbundenes nicht gezeigtes Erweiterungsgefäß aufzufüllen. Der dritte Innenkanal 2a weist für die Bereitstellung von heißem Kesselwasser an den Warmwasserbereiter ein Ventil 8a auf, das den Durchfluss des Kesselwasser durch den Warmwasserbereiter 3 basierend auf dem Durchfluss von Haushaltswasser in dem Warmwasserbereiter 3 regelt. In 1 ist das Ventil 8a in dem Kanal 2b angeordnet, um den Abfluss aus dem Wärmetauscher 3 basierend auf dem Kaltwasserzufluss zu regeln. Dieser Zufluss wird mit Hilfe eines Durchflussmesswandlers 8b überwacht, der in dem Kanal 2c angeordnet ist, der Kaltwasser an den Warmwasserbereiter zuführt, wobei der Durchflussmesswandler 8b mit dem Ventil 8a verbunden ist. Der Durchflussmesswandler 8b kann sogar elektrisch mit einer Umwälzpumpe 9 für das Kesselwasser verbunden sein, die vorzugsweise eingerichtet ist, um bei einem von dem Durchflussmesswandler 8b erzeugten Signal bei einer vorbestimmten Durchflussmenge zu starten und bei einem anderen Durchfluss reversibel anzuhalten. Die Pumpe 9 erzeugt ihre Pumpkraft direkt in oder in direkter Nachbarschaft des Verbindungsblocks. Das Ventil 8a kann, wenn erforderlich, mit einer Anzahl von Kompensationseinheiten 8c, 8d verbunden sein. Diese Einheiten kompensieren die Öffnung des Steuerventils auf der Basis weiterer Variablen, wie etwa der Temperatur des Kesselwassers, das an den Warmwasserbereiter 8c zugeführt wird, oder der Temperatur des Haushaltswarmwassers, das den Warmwasserbereiter 8d verlässt. Diese zuletzt erwähnte Kompensation, die keinen Teil der Erfindung bildet, wird oft als eine Sicherheitsmaßnahme betrachtet, um die Verletzung von Abnehmern zu vermeiden und kann folglich, wenn erforderlich, mit Einrichtungen verbunden werden, welche die Kesselwasserzufuhr schnell abschalten können, um die Haushaltswarmwassertemperatur schnell zu verringern. Der dritte Innenkanal 2a kann sogar ein Differenzdruckventil 4 aufweisen, um den Differenzdruck zwischen zufließendem Primärfluid nach dem Ventil 4 und dem Primärflu idrücklauf vor der Pumpe 9 konstant zu halten. Offensichtlich kann diese Anordnung einer erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung für andere Zwecke verwendet werden, welche die Herstellung von Heiz- und Kühlmedien erfordern.
In 1 weist der Verbraucher eine Kaltwasserquelle 5a, ein Entnahmesystem 5b für das in der Wärmeübertragungsvorrichtung hergestellte Wasser und ein Entnahmesystem 5c für Kaltwasser auf.
Die dargestellte Vorrichtung in 2 ist zum Beispiel eine Zentralheizungseinheit für die Herstellung von Haushaltswarmwasser 15b und Warmwasser für ein Heizungssystem 15d, das für die Verwendung in einem kleineren Gebäude 15 gedacht ist. Das Heizwerk weist einen Kopplungsblock 11, einen intelligenten Verbindungsblock oder eine Platte 12, einen Wärmetauscher 13 zum Herstellen von warmem Haushaltstrinkwasser und eine Parallelschaltung, die eine Parallelleitung 14 aufweist, zum Herstellen von Warmwasser für das Heizungssystem 15d des Gebäudes auf. Der Verbindungsblock 12 weist Innenkanäle 12a–12f, Durchflussverteilungseinrichtungen 17a, 17b, Durchflusssammlungseinrichtungen 17c, 17d, Hauptverbindungen, Nebenverbindungen und Steuereinrichtungen 15f, 18a, 18b, 18c, 18d für die thermischen Prozesse auf. Der Kopplungsblock 11 umfasst Einrichtungen zum Verbinden der Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer externen Warmwasserquelle 16, zum Beispiel einem Fernheizungsnetz, einem Verbraucher 15 mit einem oder mehreren Schaltungen 15b, 15d, die mit der Wärmeübertragungsvorrichtung, zum Beispiel einem Heizungssystem 15d und einem Warmtrinkwassersystem 15b verbunden sind. Das Fernheizungsnetz 16 verbindet den Kopplungsblock 11 mittels eines Einlasses für Warmwasser 16a der Fernheizung und eines Auslasses für den Fernheizungsrücklauf 16b. Der Verbraucher ist ein kleineres Gebäude, das zum Beispiel eine Kaltwasserquelle 15a, eine Trinkwasserschaltung mit einer oder mehreren Entnahmestellen für Warmwasser 15b, eine Trinkwasserschaltung mit einer oder mehreren Entnahmestellen für Kaltwasser 15c und einem Heizungssystem 15d ist. Das Warmwassersystem 15d kann mit einer Steuereinheit 15e und einem Sensor 15g zum Ablesen der Außentemperatur und einem Sensor 15h zum Ablesen der Temperatur des an das Warmwassersystem 15d zugeführten Wassers verbunden sein. Die Sensoren 15g, 15h und die Steuereinheit 15c können mit der Wärmeübertragungsvorrichtung verbunden sein, um die Herstellung von Warmwasser in dem Heizungssystem zu steuern, zum Beispiel mit der Steuereinheit 15e, die die Einführung des neuen primären Warmwassers in das Heizungssystem 15d steuert. Diese Einführung von Wasser wird direkt von einem Ventil 15f gesteuert, das den Rücklauf von dem Heizungssystem zu dem Fernheizungsrücklauf steuert. Die Steuereinheit 15e kann auch mit Sensoren zum Ablesen der Temperatur im Inneren des Gebäudes verbunden sein.
Der Wärmetauscher 13 ist zum Beispiel eingerichtet, warmes Trinkwasser herzustellen und liefert Kaltwasser, das sich zusammen mit Warmwasser, zum Beispiel Fernheizungswasser, erwärmt, welches als Gegenstrom zu dem Kaltwasser durch den Wärmetauscher fließt. Der Wärmetauscher 13 weist Einlässe für Kaltwasser und Auslässe für warmes Trinkwasser ebenso wie Einlässe für zufließendes Fernheizungswasser 16a und Auslässe 16b für den Rücklauf der Fernheizung auf.
Der intelligente Verbindungsblock 12 weist auf:

– Hauptverbindungen für zufließende Fernheizung, Fernheizungsrücklauf, zufließendes Kaltwasser, Haushaltswarmwasser, zufließenden Rücklauf von dem Heizungssystem und abfließendem erwärmten Wasser in das Heizungssystem.
– Nebenverbindungen zum Verbinden der Einlässe und Auslässe des Wärmetauschers und zum Verbinden der Parallelschaltung.
– Innenkanäle 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, die eine Hauptverbindung mit der entsprechenden Nebenverbindung verbinden, die im Folgenden detaillierter beschrieben werden.
– eine Durchflussverteilungseinrichtung 17a zum Verteilen von zufließendem warmer Fernheizungswasser 12a zwischen dem Wärmetauscher 13 und der Parallelschaltung, eine Durchflussverteilungseinrichtung 17b zum Verteilen des Rück laufs 12f des Heizungssystems zwischen der Parallelleitung 14 und dem Kanal 12b für den Rücklauf des Fernwärmeheizungswassers, eine Durchflusssammlungseinrichtung 17d zum Sammeln des Rücklaufs von dem Wärmetauscher 13 und der Parallelschaltung, eine Durchflusssammlungseinrichtung 17c, um über die Parallelschaltung mittels des Kanals 12a zufließendes Fernheizungswasser und den Rücklauf von dem Heizungssystem 15d über die Parallelleitung 14 zusammenzubringen,
– Steuerungseinrichtungen 15f, 18a, 18b, 18c, 18d zum Steuern und Überwachen der thermischen Prozesse,
– Einrichtungen zum Reinigen, eine Drucksteuerung, ein Druckausgleichsystem, eine Durchflussrichtungssteuerung, eine Temperaturüberwachung, etc.
– eine Umwälzpumpe 19 für den Rücklauf von dem Heizungssystem,
– ein Differenzdruckventil 10 zum Konstanthalten der Druckdifferenz zwischen dem Einlass 12a des Fernheizungswassers nach dem Ventil 10 und dem Fernheizungsrücklauf 12b.

Außerdem ist es in gewissen Ausführungsformen vorteilhaft, alle mit einem Kopplungsblock 11 verbundenen Hauptverbindungen auf einer der großen Oberflächen des intelligenten Verbindungsblocks zu koordinieren. Abhängig von extern angeschlossenen Systemen kann ein derartiger Kopplungsblock 11 auf der von dem Wärmetauscher 13 abgewandten großen Oberfläche oder auf der entgegengesetzten entsprechenden großen Oberfläche angeordnet sein. Es ist vorteilhaft, den Kopplungsblock mit Verbindungsventilen für die Einlässe und Auslässe der externen Schaltungen jeweils zu und von der Wärmeübertragungsvorrichtung einzurichten und das Öffnen und Schließen von zwei oder mehr dieser Ventile zu koordinieren. Außerdem ist es vom Gesichtspunkt der Herstellung und Flexibilität vorteilhaft, gemäß der in 4b dargestellten Ausführungsform der Erfindung einen intelligenten Verbindungsblock zu verwenden, der Endstücke, Zwischenplatten und eine Vielzahl verbundener aufeinander gestapelter Kanalplatten aufweist, wobei die Kanalplatten Aussparungen haben oder mittels der Zwischenwände Trennungen bilden, die in dem zusammengesetzten Verbindungsblock zusammenwirken und nach Bedarf die Innenkanäle und Innenhohlräume bilden. In vielen Fällen wird es bevorzugt, dass eine oder mehrere der Kanalplatten ihrerseits aus einer Vielzahl dünner miteinander verbundener Blechformelemente aufgebaut sind, um eine hohe Flexibilität für die Anpassung der hydraulischen Herstellung und eine optimale rationelle Herstellung zu erzielen. Vorzugsweise wird Löten verwendet, um die Kanalplatten, die Endstücke, die Zwischenbleche und/oder Blechformelemente miteinander zu verbinden.
Zufließendes Fernheizungswasser, das für die Anwendung der Vorrichtung typisch ist, hat im Wesentlichen eine konstante Temperatur von etwa 65°C, wird an die Vorrichtung mittels eines Einlasses 16a über den Kopplungsblock 11 mit einer ersten Hauptverbindung zugeführt, die auf dem intelligenten Verbindungsblock 12 angeordnet ist, und wird mittels eines Innenkanals 12a geleitet, in dem es an einem Verteilungspunkt 17a zwischen dem Wärmetauscher 13 für die Herstellung des warmen Trinkwassers an die Warmtrinkwasserschaltung 15b und den parallelen Rücklauf des Heizungswassers 12e, 12ff, die Parallelleitung 14 und das Heizungssystem 15d verteilt wird. Der Verteilungspunkt 17a, wie er in 2 angezeigt wurde, kann eine Kanalverzweigung sein, in der ein Kanal zum Zuführen von Fernheizung an die Parallelschaltung mit dem Kanal verbunden wird. Die Kanalverzweigung kann auch als ein Anfangspunkt für zwei Rohrleitungen ausgeführt werden, wobei eines in dem anderen angeordnet ist, wobei einer der Kanäle durch den äußeren Hohlraum zwischen den Rohrleitungswänden und der zweite Kanal durch das Innere der inneren Rohrleitung gebildet wird. Der Kanal 12a verbindet die Gegenstromverzweigung 17a mit der Nebenverbindung für zufließendes Fernheizungswasser zu dem Wärmetauscher 13, und der Kanal 12e verbindet die Parallelschaltung mit der Parallelleitung 14 und dem damit verbundenen Heizungssystem 15d.
Etwas von dem Fernheizungswasser verlässt den intelligenten Verbindungsblock 12 und wird danach zu dem Einlass des Wärmetauschers 13 für zufließendes Fernheizungswasser durch den Wärmetauscher 13 im Gegenstrom zu dem erwärmten warmen Trinkwasser in dem Wärmetauscher 13 geleitet. Das Fernheizungswasser verlässt den Wärmetauscher 13 durch einen Auslass, der mit der Nebenverbindung des intelligenten Verbindungsblocks 12 verbindet, und entlang des Kanals 12b, wo es sich an dem Verteilungspunkt 17d mit dem Rücklaufwasser von der Heizungsschaltung 15d und der Parallelschaltung über den Kanal 12f und den Kanal 14b vermischt, bevor es den Verbindungsblock 12 und die Vorrichtung durch die Hauptverbindung für den Fernheizungsrücklauf 16b verlässt.
Ein anderer Teil des Fernheizungswassers geht weiter zu dem intelligenten Verbindungsblock 12 und wird zu der Parallelschaltung geleitet, die mit dem Heizungssystem verbunden ist und eine Parallelleitung 14 mit einem Rückschlagventil und einem Verteilungspunkt 17a und einem Sammelpunkt 17c aufweist. Die Parallelleitung 14 ist eingerichtet, den Rücklauf von dem Heizungssystem 15d an dem Sammelpunkt 17c zu dem Fernheizungswasser zurückzuführen, bevor das vermischte Wasser an das Heizungssystem 15d zugeführt wird. Das von der Parallelleitung 14 zugeführte Rücklaufwasser des Heizungssystems wird im Gegenstrom zu dem Heizungssystem 15d von dem Verteilungspunkt 17b genommen und hat eine niedrigere Temperatur als zufließendes Fernheizungswasser, wodurch die Temperatur des an das Heizungssystem zugeführten Wassers geregelt werden kann. Das Fernheizungswasser verlässt die Parallelschaltung in dem intelligenten Verbindungsblock 12 über den Kanal 14b und die Steuereinrichtung 15f und geht in dem Kanal 12b weiter. Dort wird es an dem Sammelpunkt 17d mit dem Fernheizungsrücklauf von dem Wärmetauscher 13 vermischt, bevor es den intelligenten Verbindungsblock 12 und die Vorrichtung durch die Hauptverbindung für Fernheizungsrücklaufwasser 16b verlässt.
Der Innenkanal 12a kann mit einem Differenzdruckventil 10 gemäß 6 zum Konstanthalten der Druckdifferenz zwischen zufließendem Fernheizungswasser in dem Kanal 12a nach dem Ventil 10 und dem Fernheizungsrücklauf in dem Kanal 12b an dem Ventil 10 eingerichtet sein.
Der Innenkanal 12b weist ein gesteuertes Ventil 18a, vorzugsweise der unter Bezug auf 8 und 10 detaillierter beschriebenen Art, auf. Das Ventil 18a, das in dem Kanal 12b für Fernheizungsrücklaufwasser von dem Wärmetauscher 13 positioniert ist, steuert den Durchfluss des Fernheizungswassers durch den Wärmetauscher 13 auf der Basis des Durchflusses des zufließenden Trinkwassers in dem Kanals 12c, das mittels des mit dem Durchflussmesswandler 18b verbundenen Steuerventils 18a überwacht wird. Wenn erforderlich, wird die Einstellung des Ventils 18a eingestellt, um den zufließenden Fernheizungsfluss mittels der Kompensationseinheiten 18c, 18d zu beeinflussen. Diese Einheiten tasten jeweils die Temperatur des zufließenden Fernheizungswassers in dem Kanal 12a und die Temperatur des abfließenden Haushaltswarmwassers in dem Kanal 12d mittels Temperatursensoren 18c, 18d ab, die in den Kanälen angeordnet sind, die mit dem Ventil 18a verbunden sind. Offensichtlich kann ein ähnliches Ventil oder ein herkömmliches Ventil 15f für die Parallelschaltung angeordnet werden, um den Auslass des Fernheizungswassers in dieser Schaltung zu steuern.
Kaltwasser für die Herstellung von Haushaltswarmwasser wird mittels einer Hauptverbindung auf dem intelligenten Verbindungsblock 12 an das Heizwerk zugeführt und wird dann durch einen Innenkanal 12c, in dem der Durchflussmesswandler 18b angeordnet ist, zu dem Einlass des Wärmetauschers 13 für Kaltwasser geleitet. Das Wasser wird dann während des Durchlaufs des durch den Wärmetauscher 13 gegenfließenden Fernheizungswassers erwärmt. Das erwärmte Haushaltswarmwasser verlässt den Wärmetauscher 13, wird an den intelligenten Verbindungsblock 12 zugeführt und wird durch den Kanal 12d zu der Hauptverbindung geleitet, die mit einem System 15d verbindet, das zumindest eine Entnahmestelle für Haushaltswarmwasser aufweist. Wenn erforderlich, wird ein Temperatursensor 18d in dem Kanal 12d angeordnet, um die Temperatur des Haushaltswarmwassers abzutasten, und wenn die Temperatur zu hoch ist, wird der Abfluss des Fernheizungswassers aus dem Wärmetauscher und dadurch der thermische Prozess in dem Wärmetauscher 13 mittels des Steuerventils 18a beeinflusst. Der Brühschutz wird durch ein derartiges Verfahren, das keinen Teil der Erfindung bildet, erreicht.
Rücklaufwasser von dem Heizungssystem 15d des Gebäudes wird durch eine auf dem intelligenten Verbindungsblock 12 angeordnete Hauptverbindung zugeführt und dann durch einen Innenkanal 12e weiter in die vorher beschriebene Parallelschaltung geleitet, die eine Parallelleitung 14, einen Kanal 14b, ein Steuerventil 15f und das Heizungssystem 15d aufweist. Das von der Abzweigung für das Heizungssystem 15d temperierte Wasser wird danach in dem Gegenstrom zu der Parallelschaltung an den intelligenten Verbindungsblock 12 und über einen Kanal 12a zu der Hauptverbindung zugeführt, von wo es in das Heizungssystem 15d zu der Umwälzpumpe 19 geleitet wird, die ihre Pumpwirkung direkt oder benachbart zu dem intelligenten Verbindungsblock 12 erzeugt.
3 stellt eine bevorzugte Ausführungsform eines Heizwerks für die Herstellung von Haushaltswarmwasser für eine Entnahmeschaltung 25b und Warmwasser für ein Heizungssystem 25d dar, das für die Verwendung in einem kleineren Gebäude gedacht ist, das einen zusammengesetzten Wärmetauscher für die gleichzeitige Herstellung von Haushaltswarmwasser und Warmwasser zum Heizen aufweist. Das Heizwerk weist einen Kopplungsblock 21, einen intelligenten Verbindungsblock oder eine Platte 22, einen eingebauten Wärmetauscher mit einem ersten Wärmetauscher 23a, der für die Herstellung von Warmwasser für das Heizungssystem 25d für das Gebäude eingerichtet ist, und einem zweiten Wärmetauscher 23b zur Herstellung von Haushaltswarmwasser 25b auf. Der intelligente Verbindungsblock 22 weist Innenkanäle 22a–22f, Durchflussverteilungseinrichtungen 27a, 27b, Durchflusssammlungseinrichtungen 27c, 27d, Hauptverbindungen, Nebenverbindungen und Steuereinrichtungen 25f, 28a, 28b, 28c, 28d für die thermischen Prozesse auf. Der Kopplungsblock 21 weist auf: Einrichtungen zum Verbinden der Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer externen Warmwasserquelle 26, zum Beispiel einem Fernheizungsnetz, einen Verbraucher 25 mit einem oder mehreren Schaltungen 25b, 25d, die mit der Wärmeübertragungsvorrichtung, wie etwa einem Heizungssystem 25d und einem Haushaltswarmwassersystem 25b verbunden sind. Das Fernheizungsnetz 26 verbindet mittels eines Einlasses 26a für das Warmwasser der Fernheizung und eines Auslasses 26b für das Rücklaufwasser der Fernheizung mit dem Kopplungsblock 21. Der Verbraucher ist zum Beispiel ein kleineres Gebäude 25 mit einer Kaltwasserquelle 25a, einer Entnahmeschaltung mit einer oder mehreren Entnahmestellen für Warmwasser 25b, einer Entnahmeschaltung mit einer oder mehreren Entnahmestellen für Kaltwasser 25c, einem Heizungssystem 25d. Das Heizungssystem 25d kann mit einer Steuereinheit 25e mit einem Sensor 25g zum Überwachen der Außentemperatur und einem Sensor 25h zum Überwachen der Temperatur des an das Heizungssystem 25d zugeführten Wassers verbunden sein, die mit der Wärmeübertragungsvorrichtung verbunden sein können, um das Temperieren des Warmwassers in dem Heizungssystem zu steuern, zum Beispiel den Zufluss von Fernheizungswasser der Steuereinheit 25e in den Wärmetauscher 23a für das Heizungssystem 25d zu steuern. Dieser Zufluss wird indirekt durch ein Ventil 25f gesteuert, welches das Fernheizungsrücklaufwasser von dem Wärmetauscher 23a steuert. Die Steuereinheit 25e kann auch mit Sensoren zum Überwachen der Temperatur im Inneren des Gebäudes verbunden sein.
Beide Plattenwärmetauscher 23a, 23b des Wärmetauschers haben Einlässe und Auslässe, die auf einem Endstück angeordnet sind, das an dem intelligenten Verbindungsblock 22 angeordnet ist. Der erste Wärmetauscher 23a liegt auf diese Weise an dem zweiten Wärmetauscher 23b in einer derartigen Weise an, dass der erste Wärmetauscher 23a mit seinem äußeren Endstück an dem Verbindungsendstück des zweiten Wärmetauschers positioniert ist. Der erste Wärmetauscher 23a hat jeweils einen Durchgangskanal im Inneren seiner Einlässe, Auslässe angeordnet, wobei der zweite Wärmetauscher 23b Einlässe und Auslässe aufweist, von denen zumindest drei mit verlängernden Anschlüssen eingerichtet sind, die in den Durchgangskanal des ersten Wärmetauschers 23a eingesetzt sind oder durch ihn gehen. Die durchgehenden Kanäle und die Anschlüsse sind bevorzugt eingerichtet, um integrale Teile der Einlässe und Auslässe des Wärmetauschers zu bilden. Die Einlässe und Auslässe des Plattenwärmetauschers 23a, 23b sind vorzugsweise in einer derartigen Weise angeordnet, dass

– der Kanal für den Fernheizungswassereinlass in dem zweiten Wärmetauscher 23b mit dem Einlass des ersten Wärmetauschers 23a verbunden ist oder innerhalb von diesem angeordnet ist,
– der Kanal für den Fernheizungswasserauslass von dem zweiten Wärmetauscher 23b im Inneren des Auslasses des ersten Wärmetauschers 23a angeordnet ist,
– der Kanal für den Kaltwassereinlass in den zweiten Wärmetauscher 23b im Inneren des Einlasses des ersten Wärmetauschers 23a für das Heizungssystem angeordnet ist, und
– der Kanal für das Haushaltswarmwasser von dem zweiten Wärmetauscher 23b im Inneren des Auslasses für das Heizungssystem des ersten Wärmetauschers 23a angeordnet ist.
Der intelligente Verbindungsblock 22 weist auf:
– Hauptverbindungen für die zufließende Fernheizung, den Fernheizungsrücklauf, zufließendes Kaltwasser, Haushaltswarmwasser, den zufließenden Rücklauf von dem Heizungssystem und abfließendes erwärmtes Wasser zu dem Heizungssystem,
– Nebenverbindungen zum Verbinden der Einlässe und Auslasse des Wärmetauschers und zum Verbinden mit der Parallelschaltung,
– Innenkanäle 22a, 22b, 22b', 22b', 22c, 22d, 22e, 22f, welche eine Hauptverbindung mit der entsprechenden Nebenverbindung verbinden, was im Folgenden detaillierter beschrieben ist,
– eine Durchflussverteilungseinrichtung 27a zum Verteilen von zufließendem Fernheizungswasser 22a zwischen den Plattenwärmetauschern 23a und 23b, eine Durchflussverteilungseinrichtung 27b zum Verteilen von Kaltwasser an das Warmwassersystem 25d zum Nachfüllen, eine Durchflusssamm lungseinrichtung 27c zum Sammeln des Rücklaufs 22b' und 22b'' von den Wärmetauschern 23a und 23b, und eine Durchflusssammlungseinrichtung 27d zum Vermischen von Kaltwasser und Wasser von dem Heizungssystem zum Nachfüllen des Heizungssystems 25d und seines nicht gezeigten Erweiterungsgefäßes,
– Steuereinrichtungen 25f, 28a, 28b, 28c, 28d zum Steuern und Überwachen der thermischen Prozesse,
– Einrichtungen zum Reinigen, eine Drucksteuerung, ein Druckausgleichsystem, eine Durchflussrichtungssteuerung, eine Temperaturüberwachung, etc.
– eine Umwälzpumpe 29 für das Wasser des Heizungssystems 25d,
– ein Differenzdruckventil 24 zum Konstanthalten der Druckdifferenz zwischen dem Einlass 22a des Fernheizungswassers nach dem Ventil 24 und dem Rücklauf 22b.

Wie bei dem Heizwerk in 2 ist es in gewissen Ausführungsformen des in 3 dargestellten Heizwerks vorteilhaft, alle Hauptverbindungen in dem intelligenten Verbindungsblock zu koordinieren, um sie mit dem Kopplungsblock 21 auf einer der großen Oberflächen des intelligenten Verbindungsblocks 22 zu koppeln. Abhängig von externen Verbindungsschaltungen 25a, 25b, 25d, 26 kann ein derartiger Kopplungsblock auf der in Richtung des Wärmetauschers gewandten großen Oberfläche oder auf der entsprechenden entgegengesetzten großen Oberfläche angeordnet sein. Es ist auch vorteilhaft, den Kopplungsblock mit Verbindungsventilen einzurichten und das Öffnen und Schließen von zwei oder mehreren dieser Ventile zu koordinieren. Außerdem ist es unter dem Gesichtspunkt der Herstellung und Flexibilität gemäß der in 4c gezeigten Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft, einen intelligenten Verbindungsblock 22 zu verwenden, der eine Vielzahl aufeinander gestapelter verbundener Kanalplatten, zwei Endstücke und ein oder mehrere Zwischenbleche umfasst, wobei die Kanalplatten Aussparungen haben oder mittels der Zwischenwände Trennungen bilden, die in dem zusammengesetzten Verbindungsblock zusammenwirken und nach Bedarf die Innenkanäle und andere Innenhohlräume bilden. Um hohe Flexibilität für die Anpassung der hydraulischen Herstellung und eine optimale rationelle Herstellung zu erreichen, wird es in vielen Fällen bevorzugt, dass eine oder mehrere Kanalplatten ihrerseits aus einer Vielzahl dünner Blechformelemente aufgebaut sind, die miteinander verbunden sind. Vorzugsweise wird Löten verwendet, um die Kanalplatten, die Endstücke, die Zwischenplatten und/oder die Blechformelemente mit dem intelligenten Verbindungsblock zu verbinden.
Zufließendes Fernheizungswasser wird über einen Fernheizungseinlass 26a geleitet und über eine Verbindungsplatte zu einer auf dem intelligenten Verbindungsblock 22 angeordneten ersten Hauptverbindung an die Vorrichtung zugeführt und wird mittels eines Innenkanals 22a, in dem es an dem Verteilungspunkt 27a zwischen einem ersten Wärmetauscher 23a für die Herstellung von Warmwasser für das Heizungssystem 25d des Gebäudes und einem zweiten Wärmetauscher 23b zum Herstellen von Haushaltswarmwasser für das Warmtrinkwassersystem 25b des Gebäudes verteilt wird. Der Verteilungspunkt 27a kann eine Kanalverzweigung sein oder, wie in den Figuren dargestellt, aus einem gemeinsamen Einlasskanal für beide Plattenwärmetauscher 23a und 23b bestehen, um Fernheizungswasser an die Plattenwärmetauscher 23a, 23b zuzuführen. In der dargestellten Ausführungsform besteht der Verteilungspunkt 27a in der Praxis aus einer Vielzahl getrennter Verteilungspunkten, die sich durch den gesamten Einlasskanal des Plattenwärmetauschers 23a erstrecken, die in der Anzahl gleich der Anzahl von Plattenkanälen für die Fernheizung in dem Plattenwärmetauscher 23a sind.
Folglich tritt das Fernheizungswasser aus dem intelligenten Verbindungsblock 22 aus und wird über Nebenverbindungen und den vorher beschriebenen gemeinsamen Einlasskanal für den Wärmetauscher geleitet, wobei etwas in den Einlass des Wärmetauschers 23a verteilt wird, der für zufließendes Fernheizungswasser eingerichtet ist, um Warmwasser für das Heizungssystem 25d herzustellen, und wird im Gegenstrom zu dem erwärmten Warmwasser für das Heizungssystem 25d in dem Wärmetauscher 23a durch den Wärmetauscher 23a geleitet. Das Fernheizungswasser verlässt den Wärmetauscher 23a in dem Auslass, der mit der Nebenverbindung des intelligenten Verbindungsblocks 22 verbunden ist, und dann in den Kanal 22b', wo es an dem Sammlungspunkt 27c mit dem Rücklauf von dem zweiten Plattenwärmetauscher 23b vermischt wird, der für die Herstellung von Haushaltswarmwasser eingerichtet ist, bevor es den intelligenten Verbindungsblock 22 und die Vorrichtung durch die Hauptverbindung für den Fernheizungsrücklauf 26b verlässt.
Ein anderer Teil des Fernheizungswassers, das aus dem intelligenten Verbindungsblock 22 austritt, wird zu dem Plattenwärmetauscher 23b zur Herstellung des Haushaltswarmwassers für die Warmtrinkwasserschaltung 26b geleitet. Das Fernheizungswasser wird im Gegenstrom durch den Plattenwärmetauscher 23b in Richtung des Trinkwassers geleitet und tritt aus dem Plattenwärmetauscher 23b aus und wird zu dem intelligenten Verbindungsblock 22 und durch den Kanal 22" entlang zu dem Sammlungspunkt 27c zurückgeführt, wo es mit dem Rücklauf von dem Wärmetauscher 23a vermischt wird, bevor es den intelligenten Verbindungsblock 22 und das Heizwerk durch die Hauptverbindungen für den Fernheizungsrücklauf 26b verlässt.
Der Innenkanal 22a weist vorzugsweise ein Differenzdruckventil 24 gemäß 6 zum Konstanthalten der Druckdifferenz zwischen zufließendem Fernheizungswasser in dem Einlasskanal 22a nach dem Ventil 24 und dem Rücklauf in dem Auslasskanal 22b an dem Ventil 24 auf.
Der Innenkanal 22b'' weist ein Ventil 28a, bevorzugt der unter Bezug auf 7 und 7 und 7 oder 9 und 10 beschriebenen Art auf. Das Ventil 28a, das in dem Kanal 22b'' für den Rücklauf für Warmtrinkwasser von dem Wärmetauscher 23b angeordnet ist, steuert den Durchfluss von Fernheizungswasser durch den Wärmetauscher 23b basierend auf dem Durchfluss von zufließendem Trinkwasser in dem Kanal 22d, der mittels eines mit dem Ventil 28a verbundene Durchflusswandlers 28b überwacht wird. Wenn erforderlich, wird die Einstellung des Ventils 28a angepasst, um den Durchfluss von zufließendem Fernheizungswasser mittels Kompensationseinheiten 28c, 28d zu beeinflussen, welche jeweils die Temperatur des zufließenden Fernheizungswassers in dem Kanal 22a und die Temperatur des abfließenden Warmtrinkwassers in dem Kanal 22c mittels Sensoren 28c, 28d überwachen, welche in diesen Kanälen angeordnet sind, die im Einklang mit dem Steuerventil 28a stehen. Offensichtlich kann ein ähnliches Ventil oder ein herkömmliches Ventil 25f angeordnet werden, um den Prozess in dem zweiten Wärmetauscher 23a zu steuern.
Kaltwasser für die Herstellung von Haushaltswarmwasser wird durch eine auf dem intelligenten Verbindungsblock 22 angeordnete Hauptverbindung an das Heizwerk zugeführt und dann durch einen Innenkanal 22d, in dem der Durchflussmesswandler 28b angeordnet ist, zu dem Einlass für Kaltwasser des Wärmetauschers 23b für Haushaltswarmwasser geleitet. Das Wasser wird dann erwärmt, während es durch den Wärmetauscher 23b des entgegen fließenden Fernheizungswassers geleitet wird. Das erwärmte Haushaltwarmwasser tritt an dem Auslass aus dem Wärmetauscher 23b aus und wird an den intelligenten Verbindungsblock 22 zugeführt und durch den Kanal 22c zu der Hauptverbindung geleitet, die mit einem System 25b verbindet, das zumindest eine Entnahmestelle für Haushaltwarmwasser aufweist. Wenn erforderlich, können die Temperatursensoren 28d in dem Kanal 22c für die Überwachung der Temperatur des Haushaltswarmwassers angeordnet werden, und bei hohen Temperaturen den Fernheizungswasserzufluss in den Wärmetauscher 23b durch Beeinflussen des Ventils 28a beeinflussen. Auf diese Weise wird ein Brühschutz erhalten, der keinen Teil der Erfindung bildet.
Rücklaufwasser von dem Heizungssystem 25d des Gebäudes wird durch eine auf dem intelligenten Verbindungsblock 22 angeordnete Hauptverbindung an das Heizwerk zugeführt und wird dann durch einen Innenkanal 22f und weiter in den ersten Wärmetauscher 23a des früher beschriebenen Wärmetauschers geleitet. Das temperierte Wasser für das Heizungssystem 25d in dem Wärmetauscher 23a wird durch eine Nebenverbindung wieder an den intelligenten Verbindungsblock 22 zu geführt und weiter in dem Block 22 zu einer Umwälzpumpe 29 der Heizungssystemschaltung geleitet, die ihre Pumpwirkung direkt in oder benachbart zu dem intelligenten Verbindungsblock erzeugt, und geht über den Kanal 22e weiter zu der Hauptverbindung, von wo es aus dem Heizungssystem 25d heraus geleitet wird.
4a, 4b und 4c stellen eine teilweise zerlegte Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dar, die den in einer schematischen Weise dargestellten 1–3 entsprechen. Die Vorrichtungen, die sehr kompakt sind, weisen Wärmetauscher 43, 43a, 43b, den intelligenten Verbindungsblock 42 und den Kopplungsblock 41 auf. Der Wärmetauscher 43 oder die Wärmetauscher 43a, 43b sind sogenannte Plattenwärmetauscher, deren Einlässe und Auslässe alle auf der gleichen großen Oberfläche, dem Endstück, angeordnet sind.
Die Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß 4a ist vorzugsweise dafür gedacht, als ein Warmwasserbereiter verwendet zu werden und weist einen Kopplungsblock, einen intelligenten Verbindungsblock 42 mit zwei Endstücken 42a, 42b, eine Zwischenplatte 42c und eine Vielzahl von dünneren miteinander verbundenen blechgeformten Kanalplatten 42d, 42e und einen Plattenwärmetauscher 43 auf. Die Endstücke, die Zwischenplatte und die Kanalplatten 42a–42e haben Löcher und Aussparungen, u.a. 422a–422e, die, wenn die Endstücke, die Zwischenplatte und die Kanalplatten 42a–42e miteinander montiert sind, Innenkanäle bilden für:

– zufließendes Primärfluid 422a, vorzugsweise Warmwasser, wie etwa Kesselwarmwasser;
– den Primärfluidrücklauf 422b, den Kesselwasserrücklauf;
– zufließendes Sekundärfluid 422c, vorzugsweise Kaltwasser; und
– abfließendes Sekundärfluid 422d, Haushaltswarmwasser;

422e

423a

423d

424a

424d

411

41

Die Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß 4b ist vorzugsweise für die Verwendung als ein Heizwerk in einem kleineren Gebäude für die Bereitung von Haushaltswarmwasser und Warmwasser für ein Heizungssystem zum Heizen der Gebäude gedacht. Das Heizwerk weist auf: einen Kopplungsblock 41, einen intelligenten Verbindungsblock 42 mit zwei Endstücken 42a, 42b, eine Zwischenplatte 42c und eine Vielzahl mit Kanalplatten 42d, 42e verbundener dünnere Blechformelemente und eine Parallelschaltung, die eine externe Heizungsschaltung und eine Parallelrohrleitung aufweist, die auf dem intelligenten Verbindungsblock angeordnet ist, und einen Plattenwärmetauscher. Die Kanalplatten 42d, 42e zwischen der Zwischenplatte 42c und den Endstücken 42a, 42b haben Löcher und Aussparungen, u.a. 422f–422n, die, wenn die Endstücke 42a, 42b, die Zwischenplatte 42c und die Kanalplatten 42d–42e miteinander in einem intelligenten Verbindungsblock montiert sind, Innenkanäle bilden für:

– zufließendes Primärfluid 422f, vorzugsweise Warmwasser, wie etwa Fernheizungswasser;
– den Primärfluidrücklauf 422g, den Fernheizungsrücklauf;
– zufließendes erstes Sekundärfluid 422h, vorzugsweise Kaltwasser;
– abfließendes erstes Sekundärfluid 422k, Haushaltswarmwasser;
– zufließendes zweites Sekundärfluid 4221, vorzugsweise Rücklaufwasser von dem Heizungssystem; und
– abfließendes zweites Sekundärfluid 422m, Warmwasser zu dem Heizungssystem

422n

423a

423f

424a

424d

411

41

Die Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß 4c ist vorzugsweise für die Verwendung als ein Heizwerk für ein kleineres Gebäude für die Bereitung von Haushaltswarmwasser und Warmwasser für ein Heizungssystem zum Heizen der Gebäude gedacht. Das Heizwerk weist auf: einen Kopplungsblock 41, einen intelligenten Verbindungsblock 42 mit zwei Endstücken 42a, 42b, eine Zwischenplatte 42c und eine Vielzahl blechgeformter Kanalplatten 42d, 42e und zwei Wärmetauscher 43a, 43b und ein Zwischenendstück 43c, das alternativ durch vier Zwischenanschlüsse ersetzt wird, die zwischen den Wärmetauschern 43a, 43b angeordnet sind. Das Zwischenendstück 43c, das zwischen die Plattenwärmetauscher 43a und 43b gelötet ist, ist mit drei Anschlüssen 431a, 431b, 431c eingerichtet, die sich durch die Verbindungskanäle des Wärmetauschers 43a erstrecken, welche mit den entsprechenden Verbindungsanschlüssen 42c der Zwischenplatte verbinden. Wenn das Zwischenendstück 43c durch Zwischenanschlüsse ersetzt wird, werden die Zwischenanschlüsse 424e, 424f, 424g alternativ verlängert, um sich in die Zwischenanschlüsse zu erstrecken.
Die Endstücke 42a, 42b, die Zwischenplatte 42c und die Kanalplatten 42d–42e haben Löcher und Aussparungen, u.a. 422f–422n, die, wenn sie in einem intelligenten Verbindungsblock 42 miteinander montiert sind, Innenkanäle 422f–422n bilden für:

– zufließendes Primärfluid 422f, vorzugsweise Warmwasser, wie etwa Fernheizungswasser;
– den Primärfluidrücklauf 422g, den Fernheizungsrücklauf;
– zufließendes erstes Sekundärfluid 422h, vorzugsweise Kaltwasser;
– abfließendes erstes Sekundärfluid 422k, Haushaltswarmwasser;
– zufließendes zweites Sekundärfluid 4221, vorzugsweise Rücklaufwasser von dem Heizungssystem; und
– abfließendes zweites Sekundärfluid 422m, Warmwasser zu dem Heizungssystem,

422n

42a

42b

42c

423a

423f

424a

424f

411

41

Diese kompakten Vorrichtungen, die aus speziell konstruierten Plattenwärmetauschern 43, 43a, 43b und 43c, vorzugsweise mit einem intelligenten Verbindungsblock aufgebaut sind, haben eine hohe Flexibilität hinsichtlich dem Aufbau und der Dimensionierung der Innenkanäle 422a–422d, 422f–422m und stellen günstige Bedingungen bereit, um die Steuereinrichtung einfach und zuverlässig mit Sensoren, Kompensationseinheiten und Ventilen oder anderen Einstellungseinrichtungen in anderen in dem intelligenten Verbindungsblock verfügbaren Hohlräumen und Aussparungen 422e, 422n zu integrieren. Die Endstücke 42a, 42b, die Zwischenplatte 42c und die Kanalplatten 42d, 42e werden in einem Stapel zusammengebracht, wobei die Löcher und Aussparungen, u.a. 422a–422e und 422f–422m Innenkanäle für die Fluide und Hohlräume zum Aufnehmen der vorgenannten Komponenten bilden. Ein Vorteil, der durch die mit Hilfe eines aus Kanalplatten aufgebauten Kanalblocks 42 bereitgestellte Flexibilität erreicht wird, ist, dass die Innenkanäle, die durch die Aussparungen 422a–422e und 422f–422m gebildet werden, einfach eingerichtet werden können, indem die Platte oder Ebene, falls erforderlich, ersetzt wird und folglich jedes Hindernis in dem Weg, wie etwa ein anderer Kanal, eine Befestigungsvorrichtung, Hilfsausstattungen oder ähnliches, vermieden wird.
Ein derartiger Austausch oder ein Verschieben von Kanälen zwischen Platten oder Ebenen in dem intelligenten Verbindungsblock kann auch wohlbegründet sein, wenn man die Richtung des Kanals ändern muss, um eine optimale Anordnung von Filtern, Pumpen, Ventilreglern, Sensoren und ähnlichem, insbesondere eine optimale Ausrichtung des Sitzes, von Muffen und ähnlichem für derartige Ausstattungen zu erreichen. In bevorzugten Ausführungsformen, in denen jede Kanalplatte 42d, 42e aus einer Vielzahl nicht gezeigter dünnerer Blechformelemente aufgebaut ist, können die Kanäle und die Abmessungen und der Aufbau der Innenhohlräume u.a. 422a–e, 422f–m mit Hilfe des Aufbaus, der Dicke, der Anzahl und der Stapelfolge der Blechformelemente bestimmt werden. Mit Hilfe dieses intelligenten Verbindungsblocks, der Innenkanäle aufweist, die durch Aussparungen, u.a. 422a–422e und 422f–422m, ausgebildet sind, werden gute Bedingungen zur Verfügung gestellt, um ohne weiteres einen intelligenten Verbindungsblock mit einem hohen Funktionsintegrationsgrad zu erzielen, wenn die in den Kanalplatten 42d, 42e enthaltenen dünneren Blechformelemente mit den Endstücken 42a, 42b und der Zwischenplatte 42c in der gewünschten Reihenfolge zusammengestapelt sind. Zum Beispiel können die Filtereinheiten, der Differenzdruckregler, die Pumpen und Steuerventile, die Durchflussmesswandler, die Temperatursensoren und ähnliche Ausstattungen integral mit den Aussparungen in dem intelligenten Verbindungsblock und mit Verbindungen auf passenden Außenbereichen auf dem intelligenten Verbindungsblock installiert werden. Der intelligente Verbindungsblock ist eingerichtet, mit einem Kopplungsblock 41 verbunden zu werden, wobei der intelligente Verbindungsblock und alle Kopplungsanschlüsse der Hauptverbindungen gemeinsam auf einem End stück angeordnet sind. Der intelligente Verbindungsblock kann vollständig als ein Ende des benachbarten Wärmetauschers 43, 43a integriert werden. Die zwischenplatte 42c und die Endstücke 42a, 42b der Kanalplatten 42d, 42e können gemäß mehreren denkbaren Verfahren hergestellt werden, wie etwa: Ausschneiden oder Ausstanzen aus Material mit veränderlicher Dicke, was eine hohe Flexibilität für die Anpassung verleiht. Die Kanalplatten 42d, 42e können auch in einer umgekehrten Weise hergestellt werden, so dass nur notwendige Trennwände in den Platten aufgebaut werden, welche in einer Stapelform auf die gleiche Weise wie die Aussparungen Innenkanäle bilden. Offensichtlich können die Kanalplatten mit Aussparungen alternativ mit Kanalplatten angeordnet werden, wo „die Aussparungen" durch Zwischenwände gebildet werden. Die Kanalplatten können auch in der Hinsicht „aufgeblasen" werden, dass zwei dünnere Bleche, abgesehen von gewissen Abschnitten, wo der Kanal ausgebildet wird, zusammengelötet werden. Nach dem Löten wird Luftdruck oder ein anderes Druckmedium eingeführt, wodurch die ungelöteten Abschnitte sich aufblasen und Kanäle bilden.
Ein Kopplungsblock 41 mit koordinierten Hauptverbindungen 41a–41f mit Verbindungsventilen zum Schließen und Öffnen der Primärverbindungen wird gewöhnlich derart eingerichtet, dass zumindest zwei der Verbindungsventile jeweils für das gleichzeitige Öffnen, Schließen koordiniert werden. Gemäß einer Ausführungsform werden die Verbindungsventile für das Primärfluid jeweils für das gleichzeitige Öffnen und Schließen des Einlasses und Auslasses des Primärfluids koordiniert. Ebenso können die Verbindungsventile für zumindest ein sekundäres Fluid koordiniert werden, um jeweils das gleichzeitige Öffnen und Schließen des Einlasses oder Auslasses des Sekundärfluids zu koordinieren. Es ist vorteilhaft, zumindest drei Verbindungsventile jeweils für das gleichzeitige Öffnen und Schließen der beteiligten Auslässe und Einlässe zu koordinieren. In einer Anordnung für zwei parallele thermische Prozesse können die drei Verbindungsventile für die Einlässe für die drei Fluide alternativ je weils für das gleichzeitige Öffnen und Schließen der Einlässe der drei Fluide koordiniert werden und/oder die drei Verbindungsventile für die Auslässe der drei Fluide werden jeweils für das gleichzeitige Öffnen und Schließen des Auslasses koordiniert. Ein derartiger Kopplungsblock 41 kann abhängig von den vorherrschenden Bedingungen, wie in 4a, 4b, 4c dargestellt, auf dem von den Wärmetauschern 43, 43a, 43b abgewandten Endstück 42a oder auf dem in Richtung der Wärmetauscher 43, 43a, 43b gewandten Endstück 42b angeordnet werden.
Um die Steuer- und Überwachungsausstattung in einer einfachen, rationellen und kostengünstigen Weise mit dem intelligenten Verbindungsblock zu integrieren, ohne dass eine teure maschinelle Nachbearbeitung des Blocks nach der Herstellung erforderlich ist, ist eine Anpassung sowohl der Anordnung in dem intelligenten Verbindungsblock als auch der Ausstattung erforderlich. Ein derartiges Beispiel ist in Bezug auf ein Steuerventil in 6 in zwei Varianten dargestellt. Selbst wenn das Beispiel insbesondere ein Steuerventil betrifft, kann das Lösungsprinzip in anwendbaren Bereichen auch auf andere integrale Ausstattungen in dem intelligenten Verbindungsblock, wie etwa Filter, Temperatursensoren, Pumpen, Sicherheitsventile, etc. angewendet werden.
Da der Verbindungsblock 42 oben auf dem Wärmetauscher 43 angeordnet ist und mit dem Kanal 422o für den Auslass von Fernheizungswasser aus dem Strahlungswärmetauscher der Vorrichtung eingerichtet ist, ist der Kanal 422o für den Auslass des Fernheizungswassers aus der Vorrichtung von ihrem Auslasskanal 422p durch ein Steuerventil mit einem Sitz 44h und einem Teller 44c getrennt. Dieser Sitz 44h ist über Speichen 44f und eine Gewindefassung 44d mit einer Führung 44d versehen, die an der Ventilmuffe 44a befestigt ist, so dass eine notwendige starre und exakte Passung i zwischen dem Sitz, dem Teller und der Muffe erreicht wird. Um die Montage des Sitzes zu ermöglichen, hat die Fassung ein Loch 44d'', die etwas größer als der Außendurchmesser des Tellers ist. Der Sitz hat eine O-Ringdichtung 44h', die an der Zwi schenplatte des intelligenten Verbindungsblocks anliegt und das Loch zwischen den Auslasskanälen 422o und 422b abdichtet.
Der intelligente Verbindungsblock 42 über dem Loch in der Zwischenplatte wurde mit einem Anschluss 45 versehen, der an die Ventilmuffe 44 angepasst ist und daran gelötet ist. Die Muffe 44a mit einem Sitz, einer Achse und einem Teller wurde in den intelligenten Verbindungsblock abgesenkt und mit einer Mutter 44b oder einer anderen Befestigungsvorrichtung an dem Anschluss 45 befestigt. Die Dichtung zwischen der Muffe und dem Anschluss wird durch einen O-Ring 44a' bereitgestellt. Mit Hilfe der zwei O-Ringdichtungen 44h' und 44a' und ihrer Koordination sind relativ hohe Toleranzen in der Herstellung des intelligenten Verbindungsblocks mit seinen Zwischenplatten und seinen Löchern ebenso wie der Befestigungsanschlüsse zulässig, ohne dass die Montage schwierig ist oder eine Leckgefahr besteht. In dem oberen Teil von 6 wurde eine alternative Konstruktion offenbart, in der das Loch in der Zwischenplatte nach unten eine Manschettenform hat, was unter anderem eine weitere O-Ringdichtung des Sitzes ermöglicht. Offensichtlich kann ein derartiges Kragenziehen des Lochs in der Zwischenplatte aufwärts eingerichtet werden.
Eine Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die einen intelligenten Verbindungsblock mit Innenkanälen aufweist, stellt einmalig günstige Bedingungen bereit, um in dem intelligenten Verbindungsblock einen Differenzdruckregler zu integrieren, des selbst einfach ist und gleichzeitig leicht herzustellen und billig ist, wobei eine Ausführungsform dafür in 6 dargestellt ist.
Der Regler in 6 weist eine Achse 50 auf, die durch die Innenkanäle 51 für den Einlass des Fernheizungswassers FV_bis und 52 Fernwarmwasserrücklauf FV_rück geht, die in dem erfindungsgemäßen intelligenten Verbindungsblock angeordnet sind. Die Achse 50 hat an einem ihrer Enden einen Ventilteller 53, der gegen einen in dem Haupteinlasskanal 51a für das Fernheizungswasser angeordneten Sitz 54 wirkt.
Der Regler weist außerdem eine Zwischenmuffe 55 in der Zwischenwand zwischen den Kanälen für FV_bis und FV_rück 51, 52 auf. Die Zwischenmuffe 55 wird durch die Ausdehnung auf der Druckkammerauskleidung 58c an ihrem Platz gehalten. Der in 6 dargestellte Differenzdruckregler weist einen Anschluss 58a mit einer Ventilabdeckung 58b auf, wobei eine erste obere Druckkammer 59 auf dem intelligenten Verbindungsblock angeordnet ist, um Druck auf den Steuerkolben 57 auszuüben, der mit der Achse 50 koordiniert ist, die gegen den oberen Bereich des Steuerkolbens 57 wirkt und eine Schließkraft erzeugt, die durch den Steuerkolben 57 und die Achse 50 auf den Teller 53 und den Sitz 54 wirkt. Um die Bewegung des Steuerkolbens 57 und die Arbeit des Ventils zu beeinflussen, gibt es hintereinander auch eine zweite untere Druckkammer 60 und eine Ventilfeder 61a, 61b, die gegen die untere Fläche des Steuerkolbens wirken und eine Öffnungskraft erzeugen. Die obere Druckkammer 59 des Steuerkolbens, die in dieser Ausführungsform in einer mit dem intelligenten Verbindungsblock verbundenen Ventilabdeckung angeordnet ist, kann in anderen Ausführungsformen ebenso wie die anderen in der Ventilabdeckung 58 angeordneten Funktionen in Aussparungen im Inneren des Kanalblocks angeordnet sein, wobei die Ventilabdeckung einen integralen Teil des intelligenten Verbindungsblocks aufweist. Um die Abmessungen des Ventils zu verringern und eine große Membran und folglich eine wuchtige Feder zu vermeiden, weist der Regler einen sogenannten druckbegrenzte Ventilteller auf. Die Druckbegrenzung wird durch den unverringerten Druck p_bis in dem Kanal 51a für FV_bis erreicht, der auf die aktive Fläche des Ventiltellers 53 wirkt, wobei er in einen Einlegekanal 62 an der Stelle der Achse 50 bis in eine dritte Druckkammer 63 geleitet wird. Die Druckkammer 63 ist in der Ausführungsform, wie in 6 dargestellt, in der Ventilabdeckung 58b angeordnet. Die Achse 50 endet an dessen oberem Teil, der in der Druckkammer 63 angeordnet ist, mit einem Kolben 64, der an den Innenoberflächen der Druckkammer in einer Weise angeordnet ist, um sie abzudichten. In 6 hat die dargestellte Dichtung die Form eines O-Rings, aber andere Dichtungsausführungsformen, wie etwa Dichtungsoberflächen, können verwendet werden. Der Kolben 64 an dem Ende der Achse ist mit dem Steuerkolben 57 zusammengesetzt und hat einen Querschnitt, welcher der aktiven Fläche des Tellers entspricht. Das Ventil wird hiermit ausgeglichen und unempfindlich für statischen Druck. Der Druckbegrenzungskanal 62 wurde mit einer Mündung 65 versehen, die teilweise eine Befestigungsschraube für den Ventilteller 53 aufweist und teilweise, weil der Kanal 62b, der in der Mündung einen kleineren Durchmesser als der Kanal 62 in der Achse hat, eine Verkleinerung in dem Druckausgleichkanal 62 bildet. Diese Verringerung des Flüssigkeitsdurchflusses in die und aus der Druckkammer 63 bei Druckänderungen, die das Ventil kompensiert, unterdrückt die Bewegung des Tellers 53 und hiermit der Achse 50 auf eine angepasste und gleichmäßige Geschwindigkeit. Wenn erwartet wird, dass das Fernheizungswasser Partikel enthält, kann die Mündung 65 mit einem Einlassfilter 65b, zum Beispiel einem gesinterten porösen Keramik- oder Metallfilter, versehen werden. Der Druck von dem Einlassdruck, der durch die Spaltöffnung des Tellers gegen den Sitz 54 verringert wird, wird zu der Druckkammer 59 des Steuerkolbens geleitet. Dies wird durch die Flüssigkeit erreicht, die durch das hintere Ende des Tellers geschützt vor Partikeln, über eine Anzahl kleiner Löcher in einen Kanalspalt 67 geleitet wird, der zwischen der Achse 50 und einem um die Achse herum angeordneten Gehäuserohr 68 ausgebildet ist. Der Kanalspalt 67 hat an seinem Ende eine Vielzahl von kleinen Löchern 69 in dem oberen Ende des Steuerkolbens 57, die in die obere Druckkammer 59 des Steuerkolbens führen. Der veränderte Druck wirkt auf die obere aktive Fläche des Steuerkolbens 57 und erzeugt eine gegen das Ventil 54 gerichtete Schließkraft und versucht, das Ventil zu schließen. Diese Schließkraft wird für einen gewünschten Differenzdruck einer überlagerten Öffnungskraft ausgeglichen, welche erzeugt und beeinflusst ist durch:

– den Rücklaufdruck, der eine von dem Ventilsitz gerichtete Öffnungskraft mittels des in dem Kanal 52 für FV_rück vorherrschenden Drucks, der auf die untere aktive Fläche des Steuerkolbens wirkt, erzeugt, wenn der Kanal 52, wie in 6 dargestellt, offen mit der Druckkammer 60 für die untere aktive Fläche des Steuerkolbens, die im wesentlichen in dem Kanal 52 für FV_rück integriert ist, in Verbindung steht, und
– eine von einer der Ventilfedern 61a, 61b erzeugte Öffnungskraft, die auf die gleiche Weise von dem Ventilsitz 54 gerichtet ist wird und auf der Basis des gewünschten Differenzdrucks der Vorrichtung ausgewählt und angepasst wird. Damit es beim Gebrauch in der geplanten Umgebung einfach, funktional und robust ist, ist das Ventil mit einem Differenzdruck versehen, der während der Herstellung vorbestimmt und festgelegt wird, der aus einer spezifischen Bedingung zwischen den aktiven Flächen des Steuerkolbens 57 in den oberen und unteren Druckkammern und der Kraft der Feder bestimmt wird. Dieser Differenzdruck wird dann automatisch über die gesteuerten Schaltungen gehalten. Um selbst bei einer großen Änderung des Öffnungspegels kleine angemessene Abweichungen in dem Regelungsverhältnis des Ventils zu erhalten, wurde die Federanordnung mit einer kleinen Federkonstanten versehen, obwohl sie auf einer niedrigen Federkammerhöhe angeordnet ist, d.h. die Anordnung wurde derart konzipiert, dass trotz relativ kurzer Federlänge ausreichend Federkraft mit gleichzeitig kleiner Federkonstante erreicht wird. Zum Beispiel kann dies mit Hilfe einer Federanordnung erreicht werden, die zwei Federn 61a, 61b mit verschiedenen Durchmessern, aber der gleichen Federkraft und einer Federkonstante aufweist, die über eine Verbindungsmuffe 61 verbunden sind, welche sie zusammenbindet und bewirkt, dass sie hintereinander und abwechselnd auf der gleichen Federkammerhöhe zusammenwirken. In der in 6 dargestellten Ausführungsform ist der Ventilsitz 54 mit der Zwischenmuffe 55 zusammengebunden und in dem Teil des Kanals 51 positioniert, der den Einlassanschluss 70 des Kanalblocks für die Fernheizung aufweist und, in der Figur mit einer O-Ringdichtung angezeigt, gegen ihn abgedichtet ist.

Der Regler gemäß 6 wird hergestellt und für die Integration in einem intelligenten Verbindungsblock angepasst. Offensichtlich kann er gemäß seinen grundlegenden Prinzipien auch für eine Ausführungsform in einem eigenen Ventilgehäuse verwendet werden, das zum Beispiel für den Rohrleitungsanschluss angepasst ist. Das Ventil kann, wenn dies gewünscht wird, auf eine einfache Weise mit Einstellungseinrichtungen ergänzt werden, um einen passenden Differenzdruck zu halten.
Es ist eine Tatsache, dass die Kapazitätsanforderung für Haushaltswarmwasser zumindest für kleine Häuser für die meisten Gebäude im Wesentlichen gleich ist. Diese Bedingung erzeugt sowohl einen Bedarf als auch eine Eröffnung für einen einfachen, leicht herzustellenden und folglich günstigen Warmwasserregler. Die im Handel erhältlichen Ausstattungen sind entweder unnötig groß und teuer, oder es fehlt ihnen jede wesentliche Funktion. Daher müssen sie in diesen kleineren Anordnungen mit zusätzlichen Ausstattungen ergänzt werden, wobei ein vorhersagbarer thermischer Prozess für die Warmwasserbereitung vorherrscht. In einer Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird es auf dieser Basis bevorzugt, einen Regler zu verwenden, der zumindest einen Durchflussmesswandler und ein von dem Durchflussmesswandler gesteuertes Ventil aufweist, das integral mit dem intelligenten Verbindungsblock ist und eingerichtet ist, die Primärfluide und den Fernheizungswasserdurchfluss durch den Wärmetauscher zu steuern. Der Regler basiert auf einem Durchflussmesswandler, der in 7a–7c dargestellt ist und vorzugsweise eingerichtet ist, den Durchfluss in der sekundären Schaltung abzutasten, deren Fluid, das Haushaltswarmwasser, von dem Primärfluid in dem Wärmetauscher temperiert werden soll.
In den 7a–7c ist ein Durchflussmesswandler dargestellt, und in 8 ist ein Ventil dargestellt; die se Komponenten ebenso wie die Kompensationseinheiten, die in 9a–9c dargestellt sind, und das alternative Ventil in 10 sind mit den Innenhohlräumen und Kanälen des intelligenten Verbindungsblocks integriert, können aber offensichtlich auch in ihren eigenen angepassten Ventilgehäusen angeordnet sein, die dann gemäß der vorliegenden Erfindung direkt mit dem intelligenten Verbindungsblock verbunden und funktional integriert sind. Offensichtlich können die dargestellten Komponenten in anderen Anwendungen oder ähnlichen Anwendungen in ihren eigenen Ventilgehäusen verwendet werden und installiert werden, welche an das spezifische Kanal- oder Rohrleitungssystem angepasst sind. Die Variationen der Komponenten, die geeignet sind, in einen derartigen Regler eingebaut zu werden, der in den 7a–7c, 8, 9–9c und 10 dargestellt ist und der verwendet werden soll, um einen Wärmeaustauschprozess für die Warmwasserbereitung zu steuern, können abhängig von den äußeren Bedingungen, die sie erfüllen müssen, in mehreren verschiedenen Varianten konstruiert und kombiniert werden, aber der gemeinsame "Nenner" ist immer der Durchflussmesswandler gemäß den 7a–7c mit einem Hauptzylinder, einem beweglichen Kolben und einem Messkolben in dem Hauptzylinder. Der Durchflussmesswandler kann bei der Herstellung eine gewünschte wesentliche Eigenschaft für seine Verwendung und das Wechselspiel mit der Einstellungseinrichtung, mit der er koordiniert wird, bekommen. In seiner einfachsten Form weist der Regler einen mit nur einem Ventil kombinierten Durchflussmesswandler auf.
Der in 7a–7c dargestellte Durchflusswandler weist einen Messkolben 82a auf, der mittels einer empfindlichen Achse 82b mit einem hydraulischen Hauptzylinder 81 und einem axial beweglichen hydraulischen Kolben 82c in dem Hauptzylinder verbunden ist. Der Messkolben 82a ist gemäß den in 7a dargestellten Ausführungsformen mit einer guten Passung, aber nicht ganz ohne Spiel, in einem Durchflusskanal 80a, zum Beispiel der Einlassrohrleitung und auch dem Messwandlergleitrohr 80 für das Kaltwasser zu einem Warmwasserbereiter, angeordnet. Der Messzylinder 82a weist entlang seines Gehäuses Löcher 82d oder Schlitze auf, durch welche der Messkolben 82a einen erwarteten Durchfluss und Durchflussänderungen und die Art des Fluids und in Bezug auf optionale koordinierende an die Ausstattung angepasste Hydraulikeigenschaften zuführt. Der bewegliche Kolben 82c in dem Hauptzylinder 81 kann abhängig von der Ausbildung der Dichtung des Kolbens, wie in 7a dargestellt, mit einer langen Ausdehnung in Axialrichtung oder, wie in 7b, einer kürzeren bereitgestellt werden.
Um die Vorrichtung so weit wie möglich für den statischen Druck des Haushaltswassers undurchlässig zu machen, hat der Messkolben 82a entweder eine Achsenanordnung, um den Druck auszugleichen, oder in Relation zu der aktiven Kolbenquerfläche eine proportional sehr empfindliche Achse 82b, die den Kolben mit dem hydraulischen Kolben 82c des Hauptzylinders verbindet, der außerhalb der Muffe positioniert ist. Wenn ein Durchfluss beginnt oder sich ändert, wird der Messkolben 82a von dem Differenzdruck, der in dem Kaltwasser über dem Messkolben entsteht, durch die Gegenkraft ausgeglichen, die im Folgenden weiter beschrieben wird, um sich in dem Gleitrohr bei einem erhöhten Durchfluss in Richtung des offenen Endes der Rohrleitung, wie etwa in dem Warmwasserbereiter, und bei verringertem Durchfluss in die Gegenrichtung zu bewegen. Dies wird erreicht, indem der Messkolben 82a mittels Löchern 82d versucht, eine dem Durchfluss entsprechende Fläche von Löchern für den Durchfluss des Wassers offen zu halten, oder indem eine entsprechende Öffnungsfläche mittels Schlitzen bereitgestellt wird. Der Druckabfall in dem Kaltwasser, der in dem Kolben 82a auftritt, ändert sich mit dem Öffnungsgrad des Kolbens 82a in einem vorbestimmten Verhältnis zu der Gegenkraft, die oberhalb des Arbeitsbereichs der Ventile durch Federn des Nebenzylinders oder in einem alleinstehenden Durchflussmesswandler mit Hilfe einer eingebauten Federanordnung erzeugt wird. Der Druckabfall wird in einem so niedrigen Bereich wie möglich, zum Beispiel etwa 0,2 Bar und vorzugsweise nahezu konstant ausgewählt, wobei er gleichzeitig über die aktive Querfläche des Kolbens in eine ausreichende Einstellkraft für den Kolben des Hauptzylinders umgewandelt werden kann, um keinen großen Druckabfall in dem Warmwasser und folglich schwer zu handhabende Druckdifferenzen zwischen warmer und kaltem Haushaltswasser in dem Trinkwassersystem zu verursachen.
Der Messkolben, der sich axial in dem Kanal oder dem Gleitrohr bewegt, wenn der Durchfluss sich ändert, besteht selbst aus Löchern und/oder Schlitzen mit einem Spalt zwischen dem Gleitrohr und dem Messkolben und einem bestimmten minimalen Abstand zwischen den unten/oben angeordneten Löchern/Schlitzen in dem Messkolben und dem unteren Rand des Gleitrohrs, wenn der Messkolben unbeladen ist.
Dieser Aufbau des Durchflussmesswandlers ermöglicht einen großen Messbereich oder Arbeitsregister in drei wohldefinierten und „getrennten Stufen" von null bis zum maximalen Durchfluss; in dem ersten Schritt wird der Kolben in der Rohrleitung von einem Anfangspunkt, der Nulldurchflussposition, zu dem niedrigsten realen minimalen Durchfluss, für den er gedacht ist, geschoben, wobei Flüssigkeit einfach direkt beginnen kann, durch die Löcher oder die Schlitze auszulaufen, was eine Verschiebung des Lochs 84a hoch zu dem Rand 84b darstellt. In dieser Stufe geht die Flüssigkeit nur durch den Spalt zwischen dem Kolben und dem Gleitrohr. Gleichzeitig mit der Verschiebung des Kolbens wird zugelassen, dass der Durchfluss allmählich zunimmt, weil die Länge des Spiels verkürzt wird und der relative Druckabfall dadurch verringert wird. Dies bedeutet die Sicherstellung, dass das Messgerät bei den niedrigsten Durchflüssen nicht zwischen keinem Durchfluss und minimalem Durchfluss schwankt. In dem Schritt zwei wird der Kolben von dem Anfang der Löcher oder Schlitze weiter in dem Gleitrohr zu deren Ende verschoben. Dies ist der reale Messbereich des Messwandlers und ist für den Hauptarbeitsbereich geeignet. In dem Schritt drei wird der Kolben noch weiter in dem Gleitrohr an dem Ende der Löcher oder Schlitzöffnungen vorbei verschoben, woraufhin der Druckabfall in dem Messwandler allmählich zunimmt.
Um die Gefahr, dass sich Fremdkörper und Partikel in dem Wasser auf der Achse 82b ablagern, und damit die Gefahr von Funktionsbehinderungen zu beseitigen, ist die Achse 82b in ihrer gesamten aktiven Länge in dem Wasser von einer Rohrleitung 82e mit einem kleinen Spalt 82f in der Nähe der Achse 82b umgeben. Auf diese Weise wird das Wasser um die Achse herum nicht gewechselt. Der Hauptzylinder 81 kann auf zwei Arten ausgebildet werden, was in 7a–7c gezeigt ist, entweder mit dem Zylinder 81 oder dem Kolben 82c, 82c' als bearbeiteten Dichtungsbereich gegen den abdichtenden O-Ring. Die Oberseite 82e des hydraulischen Kolbens 82c, 82c' ist derart geformt, dass sie gleichzeitig die Funktion 82e für das Einsetzen der Achse 82b und die Funktion zum Einstellen des Arbeitsbereichs des Durchflussmesskolbens 82a aufnehmen kann. Die Oberseite 81' des Hauptzylinders 81 ist derart geformt, dass sie die Funktion 82f zum Einstellen eines erforderlichen Bewegungsanschlags für den hydraulischen Kolben 82c enthält. Die Oberseite 81b'', 82f' des Hauptzylinders 81 kann, wie etwa in 7c dargestellt, derart ausgebildet und ergänzt werden, dass sie eine elektrische Blenden-/Schalterfunktion 81d zum Beginnen und Anhalten zum Beispiel einer Umwälzpumpe enthält. Das Schutzrohr 8e für die Achse 82b ist in einer Schraube 82g befestigt, die in die Muffen 82h der Sensorvorrichtung geschraubt ist. Das Ende der Schraube 82g ist als ein Sitz für die O-Ringdichtung in den Muffen 82h der Achse geformt. Die Achsendichtung des hydraulischen Zylinders wurde in einer entsprechenden Weise angeordnet. Der Spalt zwischen den O-Ringdichtungen ist als ein Druckausgleich mit einem Leckanzeigekanal 82i konstruiert. Der Durchflussmesswandler kann in diesem Fall, wie andere in den Ausführungsformen beschriebene Komponenten, angeordnet werden, über eine Deckschraube mit einem 8-seitigen Schlüsselgriff an einem an den Kanalblock über dem Kaltwassereinlass zu dem Wärmetauscher gelöteten Gewindeanschluss in einem Spannring auf dem Zylindergehäuse fixiert werden. Das Ventil ist gegen die inneren Gehäuse der Anschlüsse über eine O-Ringdichtung abgedichtet.
Der in 7a–7c dargestellte Durchflussmesswandler ist in erster Linie dafür gedacht, zusammenwirkend mit einem nicht gezeigten Nebenzylinder verwendet zu werden, der in einer Einstellungseinrichtung, wie etwa Ventilen der in 8 und 10 dargestellten Art, enthalten ist, wodurch der Hauptzylinder 81 des Durchflussmesswandlers über eine vorzugsweise empfindliche hydraulische Rohrleitung 10 Öl an einen in 7a-c nicht gezeigten Nebenzylinder überträgt, der in einer in 8 und 10 dargestellten Einstellungseinrichtung enthalten ist. Bei Schwankungen des Durchflusses in dem Kanal 80a zwingt die Bewegung des Hauptzylinderkolbens 82c, die durch den Messkolben 82a des Durchflussmesswandlers erzeugt wird, und mit ihr das heraus gepresste/angesaugte Öl den Hauptzylinder 81 über die hydraulische Rohrleitung 81a jeweils heraus und herein, um die Position eines in dem Nebenzylinder angeordneten Nebenkolbens, der in 7a-c nicht gezeigt ist, zum Beispiel mit einem Bewegungsverhältnis des Hauptzylinderkolbens 82c von 1:10 zu ändern.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein gesteuertes Ventil gemäß der in 8 dargestellten Ausführungsform mit dem Durchflussmesswandler eingerichtet werden. Es wird bevorzugt, das Steuerventil in einer Vorrichtung für die Herstellung von Haushaltstrinkwasser in einer Wärmeübertragungsvorrichtung, an die Kaltwasser und Warmwasser von einer externen Quelle, wie etwa einem Fernheizungsnetz, zugeführt wird, anzuordnen, um das Fernheizungswasser oder einen anderen äquivalenten Warmwasserdurchfluss durch den Wärmetauscher auf der Basis einer Durchflussschätzung von Haushaltwarmwasser zu betätigen, wobei das Steuerventil vorzugsweise auf einem Durchflussmesswandler gemäß einer der in 7a–7c dargestellten Varianten in Kombination mit einem in 8 dargestellten Steuerventil basiert und, falls erforderlich, mit einer Kompensationseinrichtung gemäß 9a–9c, alternativ einem Ventil gemäß 10, ergänzt wird. Der Durchflussmesswandler wird dabei vorzugsweise eingerichtet, um den Zufluss von Kaltwasser in der Haushaltswarmwasserschaltung abzutasten. In 8a–8c ist eine alternative Kompensationseinheit dargestellt, die in Verbindung mit dem gesteuerten Ventil und dem in 7 dargestellten Durchflussmesswandler, wie etwa in
7a–c dargestellt, eingerichtet werden soll. Die in 9a dargestellte Kompensationseinheit kann auch mit dem Ventil und einem in 10 dargestellten Durchflussmesswandler gemäß einer der in 7a–c dargestellten Varianten verbunden werden. Die dargestellten Kompensationseinheiten sind integral in einem intelligenten Verbindungsblock angeordnet, der für einen Wärmetauscher mit Innenhohlräumen und Kanälen eingerichtet ist, können aber offensichtlich in ihren eigenen angepassten Ventilgehäusen angeordnet werden, die zum Beispiel dafür konstruiert sind, mit einem herkömmlichen Rohrleitungssystem verbunden zu werden. Offensichtlich können ein Ventil gemäß 8 oder 10 und ein Durchflussmesswandler gemäß 7a bis 7c für andere Anwendungen verwendet werden und in ihren eigenen Ventilgehäusen, die an die tatsächlichen Kanäle oder das Rohrleitungssystem angepasst sind, installiert werden. Die Ausführungsformen des in den Figuren dargestellten Steuerventils sind dafür vorgesehen, für die Steuerung eines Wärmeaustauschprozesses für die Warmwasserbereitung verwendet zu werden und können abhängig von den äußeren Bedingungen, unter denen sie arbeiten müssen, in mehreren verschiedenen Varianten kombiniert werden.
Der Durchflussmesswandler kann bei der Herstellung die gewünschten Eigenschaften für seine Verwendung erhalten und in Zusammenwirkung mit dem gesteuerten Ventil, den abfließenden Durchfluss des Fernheizungsrücklaufs basierend auf Ablesungen des Zuflusses von Kaltwasser in der Haushaltswarmwasserschaltung regeln. In seiner einfachsten Form weist das Steuerventil einen Durchflussmesswandler gemäß 7a–c und ein Durchflussmesswandler-gesteuertes Ventil auf, für welche eine passende Ausführungsform in 7 dargestellt ist, wo der Hauptzylinder 81 des Durchflussmesswandlers mit einem einfachen Nebenzylinder 85 verbunden ist. Dies wird unter der Bedingung, dass die folgenden Werte und Kriterien erfüllt sind, gut funktionieren:

– die Temperatur des zufließenden Kaltwassers ist relativ konstant, was in der Praxis auch normal, etwa 10°C, ist
– die Temperatur des abfließenden Warmwassers soll in einem vorbestimmten Bereich, zum Beispiel auf 50°C, gehalten werden, und eine ausgewählte Temperatur soll nicht zu stark davon schwanken
– die Temperatur des zufließenden Fernheizungswassers ist relativ konstant über die Zeit, zum Beispiel 65°C
– der Differenzdruck für das Fernheizungswasser ist relativ konstant über die Zeit, zum Beispiel 0,1 MPa
– die Fernheizungsdiensteinrichtung enthält eine begrenzte Menge an Wasser
– das Verteilungsrohrleitungsnetz (Rohrleitungen) wird immer warm gehalten.

Das Steuerventil mit dem Nebenzylinder 85 ist gemäß der in 8 dargestellten Ausführungsform über eine hydraulische Rohrleitung 81a mit dem Hauptzylinder 81 des in 7a–c dargestellten Durchflussmesswandlers verbunden, und der gefederte Kolben 86a des Nebenzylinders 85 ist mit der Achse 86b des gesteuerten Ventils verbunden. Bei der Entnahme wird die erzeugte Bewegung des Messkolbens 82a mit dem Kolben 82c des Hauptzylinders und damit über die hydraulische Rohrleitung 81a heraus gepresstes Öl des Hauptzylinders 81 dazu gebracht, den Nebenkolben 86a und damit den Ventilteller 86c von seinem Sitz 87a anzuheben, um den Durchfluss von Fernheizungswasser zum Beispiel in einem Bewegungsverhältnis von 1:10 relativ zu dem Hauptzylinderkolben 81 zu ermöglichen. Wenn die Entnahme verringert oder beendet wird, bringt die Federkraft den Nebenzylinder 86a teilweise dazu, den Ventilteller 86c zu schließen, teilweise dazu, Öl zurück an den Hauptzylinder 81 zu übertragen, welcher seinerseits seinen Kolben 82c und den Messkolben 82a des Durchflussmesswandlers dazu bringt, ihre Ausgabe zu verringern und ganz zu einem Anfangspunkt zurückzukehren, wenn die Entnahme aufhört. Eine spezifische geringste Menge an Öl mit Atmosphärendruck bleibt in dem Nebenzylinder 85, wenn der Ventilteller 86c ganz geschlossen ist. Die Abdeckung 85a des Ventils mit der Druckkammer 85b ist in den Nebenzylinder 85 geschraubt und mit Stellschrauben arretiert. Der obere Gehäuseteil des Nebenzylinders 85 ist mit 2–4 Aussparungen für die einstellbare Federhalteanordnung aufgeschlitzt, teilweise um Toleranzen für die Federn zu kompensieren und teilweise, um die gewünschte Warmwassertemperatur etwas zu ändern und einzustellen. Die Endabdeckung des Ventils 85d ist auf das Gehäuse des Nebenzylinders geschraubt und bildet gleichzeitig ein Gegengewicht für die Federhalteanordnung und einen Griff zum Einstellen der Federkraft und dadurch auch der Warmwassertemperatur. Der gefederte Kolben 86a weist einen Sitz für die Innenfeder auf und hat einen verlängerten Hals, um die Montage zu ermöglichen. Der Kolbenhals ist über 2–4 Schlitzschrauben mit der Achse verbunden. Das Einsetzen der Muffe wird mit doppelten O-Ringdichtungen mit Zwischendruckausgleich- und Abflusskanal bereitgestellt.
Der Ventilsitz 87a ist über Befestigungseinrichtungen 87b an dem Ventilgehäuse oder der Muffe befestigt, vorzugsweise zum Beispiel über Gewinde 87c für die Demontage verbunden. Die Befestigungseinrichtung 87b kann zum Beispiel wie eine Rohrleitung geformt sein, in der sich die Achse 86m bewegen kann, wobei der Ventilsitz an dem Ende der Rohrleitung befestigt ist. Die Rohrleitung ist ferner mit Öffnungen eingerichtet, um den Durchfluss durch sie hindurch zu ermöglichen. Der Ventilsitz 87a wird weiter in die Auslassrohrleitung 87 des Kanalblocks für Fernheizungswasser von dem Warmwasserbereiter abgesenkt und wird mit einer O-Ringdichtung gegen die Rohrleitung abgedichtet. Diese Konstruktion stellt im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren ein erheblich vereinfachtes Herstellungs- und Montageverfahren zur Verfügung, weil keine maschinelle Bearbeitung, die hohe Toleranzen erfordert, benötigt wird, um einen Ventilsitz mit einer guten Passung mit der Achse zu erreichen. Da der Ventilsitz als ein integraler Teil des Ventils enthalten ist, gibt es immer eine gute Passung, und aufgrund der O-Ringdichtung in Zusammenwirkung mit der Befestigung der Muffe brauchen die Toleranzen in dem Kanal, in dem der Ventilsitz angeordnet ist, nicht so hoch sein.
Der Nebenzylinder ist in diesem Fall, wie für früher beschriebene Ausführungsformen von Komponenten, in einem Spannring auf dem Gehäuse des Zylinders über eine Bundmutter mit 8-seitigem Schlüsselloch an einem gelöteten Gewindeanschluss in dem Kanalblock über dem Fernheizungsauslass von dem Wärmetauscher verbunden. Das Ventil ist über eine O-Ringdichtung gegen das Innengehäuse des Anschlusses abgedichtet.
Um das Ventil unempfindlich gegen den statischen Druck des Fernheizungswassers zu machen, hat das Nebenventil vorzugsweise einen druckentlasteten Teller und, um u.a. die Abmessungen zu verringern, eine besondere Federanordnung, die trotz einem kurzen axialen Raum ein niedrige Federkonstante haben kann. Der Druckausgleich wird mittels eines in der Position der Achse angeordneten Kanals erreicht, der den Durchflusskanal mit einer Druckkammer 85b verbindet, die an dem anderen Ende der Achse angeordnet ist, wobei die Achse an dem anderen Ende mit einem Kolben eingerichtet ist, der über einen O-Ring in einer Dichtung an den Innenflächen der Druckkammer anliegt. Dieser Kolben hat im Wesentlichen die gleiche Querfläche wie der Teller in dem Sitzhohlraum gegen die freiliegende aktive Fläche des statischen Drucks. Das Ventil wird damit ausgeglichen und im Wesentlichen unempfindlich gegen den statischen Druck in dem Durchflusskanal. Die Endabdeckung 85d des Ventils ist gleichzeitig ein Griff zum Einstellen der Federkraft. Die hydraulische Ölschaltung ist an der Null-Durchflussposition immer ganz ohne Druck/Atmosphärendruck. Das Ventil besteht aus zumindest einem Durchflussmesswandlerkolben 82a, der den Haushaltswarmwasserdurchfluss anzeigt, der in der Einlassrohrleitung 82a für das Kaltwasser zu dem Warmwasserbereiter angeordnet ist, der über eine empfindliche Achse 82f mit einem empfindlichen hydraulischen Hauptzylinder 81 mit dem Kolben 82c verbunden ist, wobei eine große Bewegung mit wenig Kraft in einen hinreichend großen Druck umgewandelt wird, um eine Federkraft in zumindest einem Nebenzylinder 85 mit dem Kolben 86a zu überwinden, der seinerseits einen Ventilteller 86c in der Fernheizungsrohrleitung 87 von dem Warmwasserbereiter beeinflusst, um sich proportional zu dem Bedarf an Fernheizungswasserdurchfluss zu öffnen und zu schließen oder kontinuierlich stehen zu bleiben, um die erforderliche Temperatur an Haushaltswarmwasser bereitzustellen. Vorzugsweise hat das Ventil einen druckentlasteten Teller 86c und eine Federanordnung 86d mit besonders niedriger Federkonstante in einem verschlossenen Federgehäuse. Die Endabdeckung des Ventils bildet einen Griff zum Einstellen der Federkraft in der Anordnung 86d und dadurch der Haushaltswarmwassertemperatur.
In Anlagen, in denen die Temperatur und/oder der Differenzdruck des Fernheizungswassers über die Zeit mäßige Änderungen nach oben hat, in denen aber zum Beispiel die vorstehend erwähnten Werte nicht länger als für kurze Zeitspannen oder geringfügig darunter sind, aber die vorstehenden Kriterien ansonsten gelten, werden der Durchflussmesswandler und das Steuerventil mit einer Kompensationseinheit der in 9a dargestellten Art ergänzt. Die in 9a dargestellte Kompensationseinheit weist einen Kompensationszylinder 88a und einen selbsttätigen Sensorkörper 89a für die Temperatur in dem Auslass des Wärmetauschers für Warmwasser auf, der mit einem gefederten hydraulischen Kolben 89b in dem Kompensationszylinder 88a verbunden ist, welcher seinerseits mittels der hydraulischen Schaltung 88b hydraulisch mit dem Nebenzylinder 85 für das Steuerventil verbunden ist, was in 7 dargestellt ist. Mit Hilfe der genannten Kompensation, die keinen Teil der Erfindung bildet, können übermäßige Temperaturen im Wesentlichen vermieden werden, indem der Zylinder 88a der Kompensationseinheit notwendige Mengen an Öl aus dem Nebenzylinder 85 hochsaugt, so dass das Fernheizungsventil seinen Öffnungsgrad und seinen Durchfluss an Fernheizungswarmwasser verringert, um eine Gefahr von übermäßigen Temperaturen des Warmwassers zu vermeiden, ein sogenannter Brühschutz. Der Kompensationszylinder in 9a, der eingerichtet ist, die Temperatur des abfließenden Haushaltswarmwassers von dem Wärmetauscher abzutasten, ist über eine dünne hydraulische Leitung 88b mit dem Nebenzylinder 85 verbunden. Der federgespannte hydraulische Kolben 89b des Kompensationszylinders ist an einer Achse 89f befestigt, die von einem Wärmesensorkörper zum Beispiel in dem Raum für den Auslass 89g für Haushaltswarmwasser von dem Wärmeübertragungskanalelement des Warmwasserbereiters beeinflusst wird. Der Temperaturbereich des Sensorkörpers 89a, der Hub und die notwendige Federkraft können in Relation zu dem gewünschten Temperaturkompensationsvermögen und dem Arbeitsbereich für den Kompensationszylinder 88a ausgewählt werden. Gleichzeitig wird dies ein Dimensionierungsfaktor für die Auswahl des Zylinderdurchmessers und der Feder 89e sein. Der hydraulische Kolben 89b der Kompensationseinheit ist auf seiner Oberseite als Sitz 89h und Führung für die Kolbenfeder 89e ausgebildet auf seiner Unterseite mit einem Absatz 89d als Bewegungsanschlag nach unten ausgebildet. Die Muffe 89i ist mit doppelten O-Ringdichtungen 89j, 89k für das Einsetzen der Achse mit Zwischendruckausgleich- und einem Abflusskanal versehen, der auch als ein Leckanzeigekanal wirkt. Die Halterung für den Sensorkörper ist in der Form einer mit O-Ring abgedichteten Rohrleitung 89m geformt, welche außerhalb der Achse gegen den Sensorkörper 89a und die Muffe 89i anliegt. Die Rohrleitung 89m ist über eine während der Herstellung einstellbare Schraubverbindung 89n in die Muffe 89i geschraubt. Der Sensorkörper 89a ist über Kerbstifte oder Spannringe 89o an der Rohrleitung 89m befestigt. Der Zylinder 88a hat auf seiner Oberseite eine Gewindeabdeckung 89p mit einem 6-seitigen Schlüsselloch. Die Abdeckung weist gleichzeitig einen oberen Sitz und eine Steuerung für die Kolbenfeder 89e auf. Der Kompensationszylinder ist in dieser Ausführungsform, wie in den früher beschriebenen Kom ponenten, über eine Abdeckmutter mit 8-seitigem Schlüsselgriff in einem Spannring auf dem Zylindergehäuse an einem gelöteten Gewindeanschluss 89q in dem Kanalblock über dem Warmwasserauslass von dem Wärmetauscher befestigt. Das Ventil ist gegen das Innengehäuse des Anschlusses mit einer O-Ringdichtung abgedichtet.
In einer Wärmeübertragungsvorrichtung, die mit einem System gemäß der vorliegenden Beschreibung mit einer relativ stabilen Einlasstemperatur und einem stabilen Differenzdruck verbunden ist, das aber eine Fernheizungsdiensteinrichtung hat, die eine größere Menge an Wasser und/oder eine Verteilungsrohrleitung hat, die nicht durch Umwälzung warm gehalten wird, ist es wünschenswert, das Steuerventil mit einer Kompensationseinheit zum Halten der Wärme zu ergänzen, um zu vermeiden, dass das Fernheizungswasser regelmäßig kalt wird. Ein derartiges Halten der Wärme wird indirekt mit einem mit einer Kompensationseinheit gemäß 9a verbundenen Steuerventil, das aber mit einem Zylinderteil gemäß 9b oder 9c versehen ist, erreicht. Die Kompensationseinheiten zum Halten der wärme, die in 9b und 9c dargestellt sind, weisen einen Temperatursensorkörper der gleichen Art und mit dem gleichen Aufbau auf wie den in 9a dargestellten, und daher sind in 9b und 9c nur der Kompensationszylinder und die damit verbundenen Komponenten dargestellt. Die Kompensationseinheit in 9b stellt einen Kompensationszylinder 88a und einen in dem Kompensationszylinder angeordneten Kompensationskolben 89'b dar. Der Kompensationskolben 89'b ist mit einem inneren „Wärmehaltekolben" 89'd versehen, der im einem gewissen Abstand zu dem Wärmehaltekolben 89'd auf der Achse für den Temperatursensorkörper von einer montierten gefederten Muffe 89'g beeinflusst wird, wobei, wenn die Temperatur des Sensorkörpers auf einen bei der Herstellung des Kompensationskolbens 89'b vorbestimmten Pegel, zum Beispiel 40°C, gefallen ist, der Wärmehaltekolben 89'd dazu gebracht wird, 51 aus dem Kompensationszylinder 88a in den in 8 dargestellten Nebenzylinder 85 für das Steuerventil zu pressen, welches dann das Ventil für das Fernheizungswasser öffnet, das über den Wärmetauscher Wärme an das Warmwasser übertragen kann. Umgekehrt schließt der Wärmehaltekolben 89'd das Fernheizungsventil, wenn die Temperatur des Sensorkörpers einen vorbestimmten Pegel erreicht hat. Das Verfahren wird nachfolgend zu einem herkömmlichen Regelungsverfahren um den Sensorkörper herum entwickelt, um eine konstante Temperatur zu halten, wobei dies alles dazu dient, dass kein unnötig langes Warten auf Haushaltswarmwasser stattfindet, wenn die Entnahme beginnt. Der Kompensationszylinder gemäß 9b hat im Prinzip die gleiche Wirkung, eine zu hohe Temperatur des Warmwassers zu vermeiden, wie unter Bezug auf 9a beschrieben. Bei einer zu hohen Temperatur des Sensorkörpers, zum Beispiel einer Temperatur über 50°C, wird der Kompensationskolben 89'b, der auf Halteabsätzen 89h' ruht, wenn er inaktiv ist, von der Achse und dem Gehäuse 89'b angehoben, so dass der Zylinder 88a der Einheit, wie gemäß 8, die notwendige Menge an Öl aus dem Nebenzylinder 85 des Ventils ansaugt.
Im Prinzip eine ähnliche, aber einfachere und wahrscheinlich billigere Wärmehaltefunktion für die Verwendung, wenn es annehmbar oder erwünscht ist, dass die Wärmehaltefunktion auf dem gleichen Temperaturpegel ist, auf dem Warmwasser normalerweise gehalten wird, zum Beispiel 50°C, wird mit der dargestellten Kompensationseinheit in 9c erhalten. Dort zeigt der Kompensationskolben 89''b keinen Bewegungsanschlag nach unten, so dass er in sich selbst, den Nebenzylinder 85 zum Halten von Wärme direkt beeinflussen kann. In einer derartigen Ausführungsform folgt, dass der Kompensationszylinder gemäß 9c auch in einem gewissen Maß die Temperatur des Warmwassers bei niedrigen Temperaturen des zufließenden Fernheizungswassers, mehr als wofür das Ventil dimensioniert wurde, zum Beispiel niedriger als die oben erwähnten 65°C, kompensieren kann – umgekehrt offensichtlich auch für niedrigen Differenzdruck oder wenn beide dieser Abweichungen gleichzeitig auftreten.
Wenn es Gründe für das Halten der wärme gibt, aber eine indirekte Wärmehaltefunktion für die Fernheizungsdiensteinrichtung über das Haushaltswarmwasser in dem Wärmetauscher nicht annehmbar ist und/oder wenn eine Kompensationsfunktion für niedrigere Fernheizungstemperaturen erwünscht ist und ebenso wenn eine Kompensationsfunktion mit höheren und größeren Änderungen der Temperaturen des zufließenden Fernheizungswassers erwünscht ist, kann der Nebenzylinder mit eingebauter Kompensation für eine abweichende Fernheizungstemperatur konstruiert werden, der gleichzeitig eine direkt wirkende Wärmehaltefunktion für die Fernheizungseinrichtung enthält, was durch das in 10 dargestellte Ventil mit einer integralen Kompensationseinheit über einen in dem Fernheizungseinlass montierten selbsttätigen Wärmesensorkörper 91 gezeigt ist, welcher mit Hilfe einer hydraulischen Übertragungsvorrichtung 91a, 91b, 92b seine Position an seinen eigenen auf der Oberseite des Nebenzylinders 92c montierten Nebenkolben 92a überträgt, welcher seinerseits eine Vorrichtung zum Anpassen der Hebehöhe des Fernheizungsventils an alle Entnahmedurchflüsse in Relation dazu, was für die korrekte Warmwassertemperatur notwendig ist, auf der Basis der tatsächlichen Temperatur des zufließenden Fernheizungswassers zustande bringt, welche sich während der Entnahme wesentlich, zum Beispiel von 60°C auf 120°C ändern kann, ohne dass die Warmwassertemperatur geändert wird und die, wie beim Wärmehalten zum Beispiel auf 40°C gehalten wird.
Ein Ventil gemäß 10 könnte natürlich mit einem entsprechenden Differenzdrucksensor gegen den Temperatursensor für die Kompensation ergänzt werden, um auch den Differenzdruck in dem Fernheizungsnetz zu verändern.
Das Steuerventil mit dem Temperaturkompensationsnebenzylinder 92c gemäß der dargestellten Ausführungsform in 10, das teilweise eingerichtet ist, um die Hebehöhe des Ventils auf der Basis der sich ändernden Temperatur des zufließenden Fernheizungswassers zu kompensieren, und teilweise eine Wärmehaltefunktion bereitstellt, ist mit dem be schriebenen in 7a–c dargestellten Hauptzylinder 81 über eine dünne hydraulische Leitung 81a verbunden, und der gefederte hydraulische Kolben 93a des Nebenzylinders ist in der Ventilachse 92d über ein Armkopplungssystem 92e befestigt, das zumindest 2 entgegengesetzt montierte Armkopplungspaare aufweist. Die äußeren Drehpunkte 92f des Armkopplungssystems 92e laufen in den Führungsschienen 92g. Die Neigung der Längsachse der Führungsschienen 92g in Bezug auf die Längsachse der Achse ist variabel und kann von einer Vorrichtung beeinflusst werden, die ihrerseits zum Beispiel von einem Wärmesensorkörper 91 für die Temperatur der Fernheizungseinlasstemperatur beeinflusst werden kann. Die Geometrie für das Armkopplungssystem 92e, teilweise der Führungsschienen 92g, teilweise der Vorrichtung für die Neigung der Führungsschienen, kann derart ausgewählt werden, dass die gewünschten Eigenschaften für die Bewegung der Achse in Bezug auf den hydraulischen Kolben 93a in einer Weise erhalten wird, dass die Bewegung entlang der Bewegung sowohl geschwächt oder gestärkt oder verändert werden kann. Die Aufhängung der Führungsschienen 92g und der Vorrichtung für die Neigung der Führungsschienen ist außerdem derart angeordnet, dass die Vorrichtung für die Neigung der Führungsschienen die Führungsschienen 92g, ohne ein Durchflusssignal an den hydraulischen Nebenkolben 92c von dem Durchflussmesswandlerkolben und dem Hauptzylinder 81 zum Heben der Achse 92d und ihres Tellers 93c bringen kann, um das Fernheizungswasser auszulassen, um die Wärme zu halten. Beim Entnehmen bewirkt die erzeugte Bewegung des in 7a–c dargestellten Messkolbens 82a in dem Hauptzylinderkolben 82c und daher das ausgepresste Öl aus dem Hauptzylinder 81 über den Transport durch die verbundene hydraulische Rohrleitung 81a zwischen den Zylindern 81, 92c, dass sich der Nebenkolben 93a zum Beispiel in einem Verhältnis von 1:10 in Bezug auf die Bewegung des Hauptzylinderkolbens 82c hebt. Die Bewegung des Nebenkolbens 93a wird abhängig von der Neigung der Führungsschienen 92g, zum Beispiel abhängig von der Einlasstemperatur des Fernheizungswassers über das Armkopplungssystem 92e an die Achse 92d übertragen, so dass der passende Öffnungsgrad zwischen dem Ventilteller 93c und dem Sitz 95a erreicht wird, um das Fernheizungswasser durchzulassen, um die gewünschte Haushaltswarmwassertemperatur aus dem Warmwasserbereiter zu erhalten. Wenn die Entnahme verringert wird oder aufhört, bringt die Federkraft von der Federanordnung 92b den Nebenzylinder 93a über das Armkopplungssystem 92e dazu, den Ventilteller 93c teilweise zu schließen, um das Öl teilweise an den Hauptzylinder 81 zurück zu leiten, welcher seinerseits bewirkt, dass der Kolben 82c und der Messkolben 83 ihren Ausstoß verringern oder ganz zu dem Anfangspunkt zurückkehren, wenn die Entnahme aufhört. Eine spezifische geringste Menge an Öl mit Atmosphärendruck bleibt in dem Nebenzylinder 92c, wenn der Ventilteller 93c ganz geschlossen ist. Das Ventil hat einen druckgespannten Teller 93c und eine besondere Federanordnung 92h ähnlich dem, was gemäß 8 bereits für den allgemeinen Fall offenbart wurde.
Die Abdeckung 92i mit der Druckkammer 96b ist in ihrem oberen Teil als eine Führung für die Vorrichtung für die Führungsschienenneigung und deren Federn 94b, 94g geformt. Die Abdeckung 92i mit der Druckkammer 96 ist in ihrem unteren Teil, der mit mindestens 2 nicht gezeigten gegenüberliegenden Aussparungen geschlitzt ist, welche die Anordnung für das Armkopplungssystem 92e, die Führungsschienen 92g und die Vorrichtung für die Neigung der Führungsschienen aufnehmen, über Gewindeverbindungen mit einem Zwischenstück 94d verbunden, welches seinerseits über Gewindeverbindungen nach unten über dem Nebenzylinder 92c geschraubt ist, wobei beide Teile mit Stellschrauben arretiert sind. Der Drehpunkt 92f in der Führungsschiene 92g des Armkopplungssystems 92e ist mit in Lagern montierten Laufrollen versehen, die mit guter Passung in dem Führungsschienenweg laufen. Die Führungsschienen 92g sind in ihren unteren Bereichen über eine geneigte Rille 92i entlang der Längsachse der Führungsschiene in einer Achse in dem geschlitzten unteren Teil der Arretierung 92i aufgehängt. Die Führungsrillen 92g sind in ihrem oberen Bereich, der in der Vorrichtung für die Neigung der Führungsschienen läuft, als Gabeln geformt, deren Enden 92ga mit einer Achse versehen sind, die ein schwereres Paar von Laufrollen in Lagern montiert und eine schwächere Laufrolle auf der gleichen Achse montiert hat. Die schwächere Laufrolle läuft gegen einen oberen federgespannten Weg 94f mit einem mittleren Teil 94e, der wie ein Zylinder mit zumindest 2 sich gegenüberliegend erstreckenden Flügelstücken der Wege geformt ist und dem eine Neigung gegeben wurde, die kontinuierlich versucht, das Ende der Führungsspur 92ga nach außen zu bringen. Die schwereren Laufrollen laufen gegen einen unteren Weg 94h mit einem Mittelteil 94c, der wie ein Zylinder mit der gleichen Anzahl sich erstreckender Flügel wie entsprechende Wege geformt ist, der zum Beispiel durch eine Temperatur gesteuert in einer vertikalen Richtung bewegt werden kann und der versucht, das Ende der Führungsschiene 92a nach innen zu bringen. Wenn der Weg 94h von einer Temperatur zum Beispiel des Fernheizungswassereinlasses gesteuert wird, dann kann sich der Weg des Kolbens 92a bei steigenden Temperaturen zum Beispiel nach unten bewegen, und umgekehrt bei fallender Temperatur wird der Weg der Feder 94g nach oben bewegt. Der zylindrische Mittelteil 94c ist an seinem oberen Ende über eine Gewindeverbindung mit einem gefederten Übergangsstück 96d verbunden, das seinerseits in die Abdeckung 92i hoch gebracht wird. Das Übergangsstück 96d nimmt zum Beispiel die gesteuerte Bewegung einer Temperatur von dem Kolben 92a auf und überträgt sie. Der untere Weg 94h kann zum Beispiel auch von einer Temperatur gesteuert werden, nachdem er die Laufrollen und das Ende der Führungsschiene bei fallender Temperatur zu ihrer innersten Position gebracht hat, bei fortgesetztem Temperaturabfall die Führungsschiene heben, welche dann an ihrer unteren Kopplung in ihrem Weg 92j gegen die Kopplungsachse läuft und die Armkopplungen 92e in den äußeren Weg der Führungsschienen 92f zwingt, wodurch die Achse 92d, nachdem der Nebenkolben 93a nach unten gebracht wurde und so viel Öl in den Hauptzylinder 81 gepresst hat, dass der Kolben 82c des Hauptzylinders, der seinen oberen Anschlag erreicht hat, angehoben wird und der Ventilteller 93c sich öffnet, um das Fernheizungswasser durchzulassen. Der Gehäuseteil des Nebenzylinders 92c ist mit zumindest 2 gegenüberliegenden Aussparungen für die einstellbare Federhalteanordnung geschlitzt, welche einerseits notwendig ist, um Toleranzen für die Federn zu kompensieren und andererseits um sich in gewissem Maß an die gewünschte Warmwassertemperatur anzupassen. Die Endabdeckung des Ventils 97 ist als äußere Halterung für die Vorrichtung 94h für die Neigung der Führungsschienen geformt, und an ihrem oberen Ende zum Beispiel mit einer geschlitzten festen und einstellbaren Mutter 92m für den Nebenzylinder 92b des Wärmesensorkörpers versehen. Die Endabdeckung 97 ist über eine Gewindeverbindung an dem unteren Bereich der Abdeckung 92i befestigt und mit Stellschrauben daran arretiert. Ein Drehring zum Einstellen der Federkraft und dadurch auch der Warmwassertemperatur ist auf das Gehäuse des Nebenzylinders 92c geschraubt und bildet gleichzeitig das Widerlager für die Federhalteanordnung. Der Kolben 93a bildet den Sitz für die Innenfeder und hat für die Anforderung der Montage einen verlängerten Hals 93aa. Der Hals 93aa des Kolbens ist über zumindest 2 gegenüberliegende Armkopplungssysteme 92e, die an Anschlüssen befestigt sind, die in Rillen auf dem Hals des Kolbens 93aa und der Achse 92d beweglich sind, mit der Achse 92d verbunden. Der Achsendurchgang der Muffe 92n ist mit doppelten O-Ringdichtungen versehen, die einen Zwischendruckausgleich- und Ablaufkanal 92p haben, der auch einen Leckanzeigekanal bildet. Der Ventilsitz 95a ist über eine Gewindeverbindung 92o mit der Muffe 92n verbunden und in die Auslassrohrleitung des Kanalblocks für Fernheizungswasser von dem Warmwasserbereiter versenkt und gegen die Auslassrohrleitung mit einer O-Ringdichtung abgedichtet. Das Ventil ist in dieser Ausführungsform über eine Abdeckmutter 92r mit einem 8-seitigen Schlüsselgriff an dem gelöteten Anschluss in dem Kanalblock über dem Fernheizungsauslass von dem Wärmetauscher in einem Spannring 92q auf dem Zylindergehäuse befestigt. Das Ventil ist über eine O-Ringdichtung gegen das Innengehäuse des Anschlusses abgedichtet. In 9 kann der Sensorkörper 91 für die Temperatur zum Beispiel ein Temperatursensor mit einer dünnen Rohrleitung 91b für die hydraulischer Übertragung der Zuführungswärme des Fernheizungswassers sein und dann zum Beispiel in einer Sensortasche in dem Schraubdeckel für das Fernheizungsfilter angeordnet sein. Die Sensortasche ist an ihrem Ende als ein Schlüsselloch für einen 6-seitigen Schlüssel und in ihrem nachfolgenden Teil mit einer Abmessung und Toleranz ausgebildet, die eine gute Passung und folglich gute Position gegen das Gehäuse des Sensorkörpers verleiht. Die Notwendigkeit einer guten Passung braucht nicht übertrieben zu werden, da die Änderung der Temperatur über die Zeit sehr langsam sein wird. Der Nebenzylinder gemäß 10 kann natürlich mit einem sogenannten Brühschutz, vorzugsweise in einer Ausführungsform gemäß 9a, ergänzt und verbunden werden. Die Verbindung findet in einem derartigen Fall über die in 10 dargestellte hydraulische Rohrleitung 88b statt.
Der in 11a–11c dargestellte Durchflussmesswandler ist besonders geeignet, integral in einen intelligenten Verbindungsblock in einer erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung als ein Durchflussmesswandler aufgenommen zu werden, der zum Beispiel die Energie misst. Der Durchflussmesswandler weist den Messzylinder 82a, 82a' mit seiner eigenen eingebauten Gegenkraft auf, die mit Hilfe des mit einer Federanordnung 82h, 82i verbundenen Messzylinders 82a, wie etwa in 11 dargestellt, erreicht wird. Diese Gegenkraft hält den gewünschten Differenzdruck über eine geeignete und angepasste Federanordnung über dem Messzylinder 82a, wobei sich die Federkonstante in der Art der Anordnung der Löcher/Schlitze 82d über dem Messzylindergehäuse 82a, alternativ dem Gehäuse des Gleitrohrs 82j, zeigt. Die Feder 82h kann, wie in 11a dargestellt, für die geringste mögliche Federkonstante in dem Fluidraum ungewöhnlich lang sein und braucht folglich keine Achsendichtung und dadurch keine echte Muffe. Ein konstante Feder, die innerhalb oder außerhalb des Fluidraums angeordnet sein kann, kann auch ausgewählt werden, um die Gegenkraft auf den Messzylinder 82a, 82a' anzuwenden. Dies ergibt eine vereinfachte Ausbreitung der ausgehöhlten Oberfläche, da die typische Erscheinung linear ist. Der Durchflussmesswandler gemäß 6d ist integral in einem intelligenten Verbindungsblock angeordnet und weist ein Gleitrohr 82k auf, das von einem Außenkanal 82l, einem Tauchrohr, umgeben ist, in dem das Fluid zu dem Durchflussmesswandler fließt, wodurch das Fluid durch das Tauchrohr 82l zu und in das Gleitrohr 82k geleitet wird, wo der Messzylinder angeordnet ist. Alternativ wird dem Messzylinder eine einfachere Konstruktion 82a' gegeben, wie etwa in 11b dargestellt, wo der Messzylinder 82a' eingerichtet ist, in einem Gleitrohr 82j zu laufen, wobei das Gleitrohr 82j Löcher 82d'' entlang seines Gehäuses oder Schlitze hat, wodurch das montierte Gleitrohr 82j und der Messzylinder 82a' die Ausstattung, die er koordinieren soll, mit einer hydraulischen Eigenschaft versehen, die an den erwarteten Durchfluss und die Durchflussschwankung und die Art des Fluids angepasst ist. In Anwendungen, in denen der Durchflussmesswandler als Teil einer Energieablesung zum Messen verwendet wird, ist es notwendig, dass er ein Ausgangssignal erzeugt, das in erster Linie proportional zu dem abgetasteten Durchfluss ist. Folglich wird mittels einer induktiven Messung der Position der Oberseite 82b der Achse, wodurch ein elektrisches Signal in den Kabeln 82m erzeugt wird, ein passendes Signal von dem Messzylinder 82a, 82a' empfangen. Dies kann mit Hilfe eines integralen Drehwinkelgebers 82n in dem oberen Teil des Sensorzylinders mit einem Ätzmuster, dem notwendigen Schieber und der Skala erreicht werden. Wenn das Muster in ein transparentes Material, wie etwa Glas, geätzt ist, und der obere Teil mit einem Fenster 82p und einer äußeren analogen Skala versehen ist, siehe 11c, kann der momentane Durchfluss außerdem visuell durch die Position der Oberseite 82 der Achse in Bezug auf die analoge Skala abgelesen werden.
Die Funktion und die wesentlichen Eigenschaften des Durchflussmesswandlers gemäß 11a–c wurden im Vorangehenden offenbart, um deutlicher zu machen, dass die erste Registerstufe des Sensors einer Verschiebung des Lochs 82q in 11a aus seiner Ruheposition, dem Nulldurchfluss, zu dem unteren Bodenrand 82r des Gleitrohrs 82k und in einer entsprechenden Weise in 11b der Verschiebung des oberen Rands 82r' des Kolbens 82a in Bezug auf das erste Öffnungsloch des Gleitrohrs entspricht.
Das charakteristische Merkmal des Durchflussmesswandlers kann nahezu als sogenannte Messblende eingestuft werden, die ihren Messbereich kontinuierlich ändert und an die Durchflusslast anpasst und dadurch die Nachteile der Messblende vermeidet und die mit einem konstanten oder praktisch konstanten Druckabfall über ihren realen Durchflussbereich arbeitet.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Wärmeaustauschprozesses in einer Wärmeübertragungsvorrichtung mit einer primären Fluidschaltung und einer sekundären Fluidschaltung, gekennzeichnet durch die Schritte: Erfassen einer ersten Temperatur des zufließenden Fluids in der primären Fluidschaltung; Erfassen einer zweiten Temperatur des zufließenden Fluids in der sekundären Fluidschaltung; Erfassen des Fluiddurchflusses in der sekundären Fluidschaltung; Übertragen eines die erfasste erste Temperatur anzeigenden ersten Steuersignals, eines den erfassten Fluiddurchfluss anzeigenden zweiten Steuersignals und eines die erfasste zweite Temperatur anzeigenden dritten Steuersignals an eine Steuereinheit; und Steuern des Fluiddurchflusses in der primären Fluidschaltung durch die Steuereinheit unter Verwendung des ersten Steuersingnals, des zweiten Steuersignals und des dritten Steuersignals und ohne Verwendung der Temperatur des abfließenden Fluids von der sekundären Fluidschaltung, so dass ein proportional korrektes Durchflussverhältnis zwischen dem Durchfluss des abfließenden Fluids von der sekundären Fluidschaltung und dem Durchfluss des zufließenden Fluids der primären Fluidschaltung bezüglich einer Temperaturanforderung für das abfließende Fluid erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Steuern einen Schritt zum Steuern des Fluiddurchflusses in der primären Fluidschaltung unter Verwendung der Steuereinheit aufweist, um ein kontinuierlich proportional korrektes Durchflussverhältnis derart zu erhalten, dass die Temperatur des abfließenden Fluids auf einem im Wesentlichen konstanten Pegel gehalten wird, der durch die Temperaturanforderungen definiert ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner die Schritte aufweist: Erfassen eines Differenzdrucks in der primären Fluidschaltung; Übertragen eines den erfassten Differenzdruck anzeigenden vierten Steuersignals an die Steuereinheit; und Kompensieren der Steuerung des Fluiddurchflusses in der primären Fluidschaltung durch die Steuereinheit hinsichtlich Änderungen des vierten Steuersignals, so dass die Temperatur des abfließenden Fluids auf dem konstanten Pegel gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt zum Erfassen des Differenzdrucks einen Schritt zum Erfassen des Differenzdrucks zwischen dem zufließenden Fluid an einem Einlass der primären Fluidschaltung und dem abfließenden Fluid an einem Auslass der primären Fluidschaltung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Schritt zum Kompensieren der Steuerung des Fluiddurchflusses in der primären Fluidschaltung durch die Steuereinheit hinsichtlich Änderungen des vierten Steuersignals den Schritt zum Regeln des Differenzdrucks aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, wobei der Schritt zum Kompensieren der Steuerung des Fluiddurchflusses in der primären Fluidschaltung durch die Steuereinheit hinsichtlich Änderungen des vierten Steuersignals den Schritt zum Halten des Differenzdrucks auf einem konstanten Pegel aufweist.
Vorrichtung zum Steuern eines Wärmeaustauschprozesses in einer Wärmeübertragungsvorrichtung mit einer primären Fluidschaltung und einer sekundären Fluidschaltung, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit; eine mit der Steuereinheit verbundene erste Erfassungseinrichtung, die eingerichtet ist, eine erste Temperatur eines zufließenden Fluids in der primären Fluidschaltung zu erfassen und ein die erfasste erste Temperatur anzeigendes erstes Steuersignal an die Steuereinheit zu übertragen; eine mit der Steuereinheit verbundene zweite Erfassungseinrichtung, die eingerichtet ist, einen Durchfluss eines zufließenden Fluids der sekundären Fluidschaltung zu erfassen und ein den erfassten Fluiddurchfluss anzeigendes zweites Steuersignal an die Steuereinheit zu übertragen; eine mit der Steuereinheit verbundene dritte Erfassungseinrichtung, die eingerichtet ist, eine zweite Temperatur des zufließenden Fluids in der sekundären Fluidschaltung zu erfassen und ein die erfasste zweite Temperatur anzeigendes zweites Steuersignal an die Steuereinheit zu übertragen; und eine mit der Steuereinheit verbundene Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, auf den Fluiddurchfluss in der primären Fluidschaltung einzuwirken; wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, unter Verwendung der Steuereinrichtung in Antwort auf das erste Steuersingnals, das zweite Steuersignals und das dritte Steuersignals und ohne Verwendung der Temperatur des abfließenden Fluids von der sekundären Fluidschaltung, den Fluiddurchfluss in der primären Fluidschaltung derart zu steuern, dass ein kontinuierlich proportional korrektes Durchflussverhältnis zwischen dem Durchfluss des abfließenden Fluids der sekundären Fluidschaltung und dem Durchfluss des zufließenden Fluids der primären Fluidschaltung bezüglich Temperaturanforderungen für das abfließende Fluid erhalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, unter Verwendung der Steuereinrichtung den Fluiddurchfluss in der primären Fluidschaltung zu steuern, um ein kontinuierlich proportional korrektes Durchflussverhältnis derart zu erhalten, dass die Temperatur des abfließenden Fluids auf einem im Wesentlichen konstanten Pegel gehalten wird, der durch die Temperaturanforderungen definiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Vorrichtung ferner eine mit der Steuereinheit verbundene vierte Erfassungseinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, den Differenzdruck der ersten Fluidschaltung zu erfassen und ein den Differenzdruck anzeigendes viertes Steuersignal an die Steuereinheit zu übertragen; und wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, unter Verwendung einer Kompensationseinrichtung in Antwort auf das vierte Steuersignal die Steuerung des Fluiddurchflusses in der primären Fluidschaltung hinsichtlich Änderungen des vierten Steuersignals zu korrigieren, so dass die Temperatur des abfließenden Fluids der sekundären Fluidschaltung auf dem konstanten Pegel gehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die vierte Sensoreinrichtung eingerichtet ist, den Differenzdruck zwischen dem zufließenden Fluid an einem Einlass der primären Fluidschaltung und dem abfließenden Fluid an einem Auslass der primären Fluidschaltung zu erfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Kompensationseinrichtung eingerichtet ist, den Differenzdruck zu regeln.
Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei die Kompensationseinrichtung eingerichtet ist, den Differenzdruck auf einem konstanten Pegel zu halten.