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Technisches Fachgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine rationell hergestellte Wärmeübertragungsvorrichtung zum
Erzeugen von Wärme
und/oder Warmwasser in Gebäuden,
die zumindest einen Wärmetauscher
aufweist, und eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden des Wärmetauschers
an eine externe primäre Fluidquelle
an wenigstens einen Verbraucher. 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.
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Stand der Technik
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Kompakte
Wärmetauscher,
wie etwa gelötete
Plattenwärmetauscher
werden sowohl zum Kühlen als
auch zum Heizen verwendet. In der
WO
96/38699 werden (solche) Wärmetauscher offenbart, die
Kanalplatten zur Verwendung in internen Verbrennungsmaschinen aufweisen.
Außerdem
sind sämtliche
Einlässe
und Auslässe
an einer Seite des Wärmetauschers
angebracht. 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 und
u. a. 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 ausgeprägter 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.
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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,
aufweisen. Es besteht 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.
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Zum
Beispiel ist aus
DE 195 38 601 bekannt, dass
in Anlagen dieser Art kompakte Plattenwärmetauscher, wie zum Beispiel
der komplett gelötete
Plattenwärmetauscher
CB 51 von Alfa Laval Industri AB, verwendet werden, welche gewöhnlich zusammen mit
einem Rohrleitungssystem mit Sensorelementen für Temperatur, Durchfluss und
Druck ebenso wie Durchflussventilen ergänzt und aufgebaut sind, die alle
mit einem Steuersystem zum Steuern paralleler thermischer Prozesse
verbunden sind. Außerdem sind
normalerweise eine Umwälzpumpe für das Heizungssystem
der Gebäude
jeweils ein Erweiterungsgefäß, Lüftungs-
und Füll-
und Ablassventile enthalten. Aufgrund des Aufbaus dieser Vorrichtung
ist eine erhebliche Menge an Arbeit für die Herstellung, Verbindung,
Trennung oder den Austausch erforderlich ebenso wie die Gefahr des
Leckens wegen der vielen Verbindungen besteht.
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Außerdem sollten
diese Einheiten immer für den
Heizungsversorger oder jemand anders, der die Dienstleistung ausführt, zugänglich sein.
Es ist vorteilhaft, wenn es Verbesserungen in den Konzepten in Bezug
auf die Entwicklung der Funktion und des Systems, teilweise in Bezug
auf die Aspekte der Herstellung von Ersatzteilen und teilweise in
Bezug auf die passende Steuerungsausstattung, die Messausstattung
und andere notwendige Ausstattungen, um den Energieverbrauch der
Gebäude
zu optimieren und zu bestimmen, und in Bezug auf Hilfsausstattungen,
wie etwa Umwälzpumpen,
Filter, Temperatursensoren, Durchflussmessumformer, Ventile etc. gibt.
Außerdem
sollte die Einheit besonders für
kleinere Gebäude
koordinierte Anschlussverbindungen für die primären und sekundären Schaltungen
haben, die geeignet sind, schnell verbunden/getrennt zu werden,
wenn die Einheit schnell an Ort und Stelle in den Gebäuden gewechselt
werden soll. Eine derartige schnell austauschbare Einheit würde auch
fortgeschrittene Wartungsarbeit und Abgleichen in einer Werkstatt
zulassen, die Zugang zu Steuerungsausstattungen und Simulationsausstattungen
hat.
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Beispiele
für Versuche,
die vorstehend dargelegten Probleme zu verbessern, sind in
WO98/08029 und
EP 0 092 032 zu sehen. Das
zuerst erwähnte
Dokument beschreibt eine Vorrichtung zum Übertragen von Wärme von
einem Fernheizwerk oder ähnlichem
an ein Gebäude.
Die Vorrichtung wird als ein Verbindungsteil zusammengebaut, auf
dem Verbindungen für
zu- und abfließendes Fluid,
der Wärmetauscher
und Flusssteuermittel eingerichtet sind. Der Verbindungsblock ist
mit Kanälen
eingerichtet und ist aus zwei Hälften
aufgebaut, die mit einer Dichtung zusammengefügt sind. Der Wärmetauscher
ist auf dem Verbindungsblock festgeschraubt.
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Der
Nachteil mit dieser Vorrichtung ist, dass der Verbindungsblock relativ
schwer ist und teuer herzustellen ist, da er in zwei Hälften gegossen
wird. Das Gießverfahren
begrenzt auch die Flexibilität beim
Ausbilden der Kanäle
in dem Block unter anderem in Bezug auf die Einsatzkapazität, und es
bedeutet auch eine relativ kostspielige Verarbeitung der Dichtungsoberflächen, des
Bohrens und ähnlichem für die Flussregelungskomponenten
und andere Einsatzkomponenten. Die Gefahr des Leckens und das Gewicht
werden ein vergrößertes Problem
bei Versuchen, Systeme mit hohem Druck und Temperaturen, wie sie
in einem Fernheizungssystem verwendet werden, zu verwenden. Außerdem besteht
ein hohes Leckrisiko, da der Block große und ausgebreitete Dichtungsoberflächen, einige
in den Verbindungen zwischen den Blockteilen, einige in den Verbindungen
des Wärmetauschers
mit dem Block, hat. Außerdem
scheint es, dass es weder eine Möglichkeit
zur Ergänzung
mit einem zweiten Wärmetauscher
in einer einfachen Weise, d. h. eine Schaltung für Haushaltswasser und eine
Schaltung zum Heizen der Gebäude
noch eine Lösung
für einen
schnellen Austausch gibt.
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Das
Dokument
EP 92 032 beschreibt
eine Vorrichtung mit einer ähnlichen
Funktion. Der Verbindungsblock ist aus einer Vielzahl hohler Rohrleitungsstücke aufgebaut,
die in einem gewissen Aufbau miteinander verbunden sind, um Flusskanäle zu erhalten.
Der Verbindungsblock ist ferner mit Anschlüssen für Fluid- und Flusssteuerungskomponenten
eingerichtet. Der Verbindungsblock ist in einem Stück gegossen.
Ein (nicht gezeigter) Wärmetauscher
wird über
die Anschlüsse
in einer herkömmlichen
Weise angeschlossen.
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Selbst
der beschriebene Block hat ein relativ hohes Gewicht, und auch hier
ist die Herstellung unflexibel, und aufgrund des Gießens des
Blocks in einem, bestimmten Aufbau mit anschließender maschineller Verarbeitung
etc. sind die Kosten relativ hoch. Die Integration wurde auch nicht
vollständig weiterverfolgt,
da der Wärmetauscher
und die Umwälzpumpe
nicht direkt auf dem Block angeordnet sind.
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DE 196 18 415 offenbart
eine integrierte Wärmetauschereinheit,
die einen Plattenwärmetauscher
aufweist. Verbindungsblöcke
oder Messeinheiten sind an beiden Enden des Wärmetauschers mit Hilfe von
Anschlussstutzen oder ähnlichem
angeordnet. Der Verbindungsblock umfasst Verbindungen für Fluide
und Flussregelungseinrichtungen. Außerdem ist der Verbindungsblock
mittels quadratartiger Rohre oder Rohrleitungen aufgebaut. Der Wärmetauscher ist
mit den Verbindungsblöcken
verschraubt.
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Im
Großen
und Ganzen kann gesagt werden, dass keiner dieser bekannten Verbindungsblöcke irgendeine
Stufe von Flexibilität
hinsichtlich der Kapazitätsanpassung
oder einfacher raumsparender und vollständiger Integration von Hilfsausstattungen zeigt,
wodurch die Bedingungen für
Instandhaltung und/oder die Wartung verbessert werden. Folglich
ist es mit diesen Wärmeübertragungsvorrichtungen schwierig,
den Bedarf an einer rationellen, kostengünstigen Herstellung von leichten
und kompakten Einheiten zu erfüllen,
welche einem Konzept in Bezug auf die Funktion, auf einer hohen
Stufe integrierter Funktionen und einem rationelleren System gerecht
werden, welches eine schnelle und einfache Demontage/Montage der
Einheit während
der Instandhaltung, Wartung und ähnlichem
ermöglicht. Noch
ist es mit diesen bekannten Verbindungsblöcken unter Verwendung rationeller
Herstellungstechnologie einfach, eine große Flexibilität für die Anpassung
der hydraulischen Kapazität
zu erzielen.
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Insbesondere
auf dem Gebiet der Heizwerke für
die gleichzeitige Bereitung von Haushaltswarmwasser und Warmwasser
für ein
wasserführendes System
im allgemeinen und insbesondere für kleinere Gebäude besteht
ein ausgeprägter
Bedarf an einer rationellen kostengünstigen Herstellung kompakter Einheiten
mit einem integrierten System in Bezug auf die Funktionalität und Hilfsausstattungen,
wobei die Anzahl der Arbeitsmomente sowohl in der Herstellung in
der Fabrik als auch in den Gebäuden
und dadurch sogar die Kosten verringert werden können und wobei es eine Verringerung
der Anzahl der Verbindungen zwischen den verschiedenen enthaltenen Kompo nenten
und folglich eine Verringerung des Leckens gibt. Außerdem ermöglicht eine
richtig konstruierte kompakte Einheit für eine kleine Anlage mit einem
hohen Maß an
integrierten Funktionen, dass die Herstellung, die Instandhaltung,
der Ausbau etc. in einer Fabrikumgebung stattfinden, wobei moderne Technologie
auf dem Gebiet voll ausgenutzt werden kann, um eine kostengünstigere
und in Bezug auf die Kapazitätsanpassung
sehr flexible Ausstattung herzustellen. Zum Beispiel deutet auf
dem Gebiet gewonnene Erfahrung auf die Tatsache hin, dass Haubesitzer
normalerweise durch Besitzen eines Fernheizwerks und Übernehmen
der Verantwortung für dessen
Wartung nichts gewinnen können,
da dies besondere Sachkunde erfordert. Es kann sogar sein, dass
der Hausbesitzer es vorzieht, das Werk nicht zu besitzen, wenn eine
Alternative geboten wird. Folglich besteht ein Bedarf an einem Fernheizwerk
für unabhängige Gebäude, welches
eine kostengünstige kompakte
und vollkommen integrierte Funktionseinheit aufweist. Das Fernheizwerk
soll so kompakt sein, um in einem minimal bemessenen Schrank aufgenommen
zu werden und folglich hinreichend dezent sein, um kein ästhetisches
Hindernis für
die Montage auf einer Hausfassade zu bilden.
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Ein
derartiges Werk ermöglicht
energieerzeugenden Firmen Fernheizstationen zu besitzen und zu warten,
da sie ununterbrochenen Zugang zu den Ausstattungen haben. Dies
bedeutet, dass man nicht darauf angewiesen ist, dass der Hausbesitzer zur
Prüfung
und Instandhaltung des Fernheizwerks und für den Austausch, die Überwachung
und das Ablesen der Zählerausstattungen
aufschließt
und den Zugang ins Haus gestattet. Außerdem machen es die Kompaktheit
und das niedrige Gewicht möglich,
das Fernheizwerk in seiner Gesamtheit als eine Diensteinheit zu
handhaben, welche im Falle einer Betriebsstörung oder zu Wartungszwecken
schnell und einfach an Ort und Stelle ausgetauscht werden kann.
Das Herz des Werks, das die gesamte Haupttechnologie enthält, sollte
den Austausch durch geschultes Wartungspersonal in weniger als 5
Minuten erlauben. Danach sollte die ausgetauschte Einheit in einer
rationellen Werkstattumgebung gewartet werden und an schließend als
ein Reservemodul für
die Wartungsorganisation oder das Dienstleistungsunternehmen verfügbar sein.
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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 Differenzdruckanforderungen
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.
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Das
Dokument
DE-A1-431
64 84 offenbart einen derartigen Differenzdruckbegrenzer
für die
Verwendung in Fernheizungssystemen. Der Regler weist ein Gehäuse auf,
das seiner seits einen Differenzdruckregler und einen Differenzdrucksensor
umfasst.
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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 für
die meisten der Hauser 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 müssen
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.
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Die
Funktionalität
bekannter herkömmlicher Ausstattungen
für die
Regelung zum Beispiel der Haushaltswarmwasserbereitung 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
Temperaturschwankungen führt.
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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.
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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
Durchflössen
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 Schwankung nicht auf
null schwanken, was gewöhnlich
in großen
hydraulischen Systemen, wie etwa einem Fernheizungssystem, passiert,
da es dann schwierig wäre, mittels
periodischer intermittierender „Prüfungen" des momentanen Durchflusses den korrekten
Durchfluss bei dem untersten Messpegel zu erfassen.
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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.
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Es
wäre ein
Vorteil, wenn so viel wie möglich von
einer vorstehend erwähnten
kompakten Einheit mit der Maschinenausstattung und aus dem relativ einfachen
und billigen Basismaterial und rationeller Verarbeitung. die bei
Herstellern von gelöteten
Plattenwärmetauschern
normalerweise vorhanden sind, hergestellt werden könnte. Außerdem wäre es ein Vorteil,
wenn die integrierte Ausstattung derart angepasst werden könnte, dass
die Einheit keine maschinelle Nachbearbeitung erfordert und die
Montage in einer einfachen und rationellen Weise ausgeführt werden
könnte.
Außerdem
wäre es
ein Vorteil, wenn für
eine Anordnung, wie vorstehend beschrieben, auch derartige herkömmliche
Ausstattungen in einer einfachen und wirksamen Weise angepasst werden können.
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Die Erfindung
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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.
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Die
wird gemäß einem
Aspekt der Erfindung in der Hinsicht erzielt, dass sie durch einen
Verbindungsblock gekennzeichnet ist, der durch Löten mit dem gelöteten Plattenwärmetauscher
verbunden ist, und dass das Löten
des Plattenwärmetauschers
und des Blocks an den Plattenwärmetauscher
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
gleichzeitig stattfinden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist sie dadurch gekennzeichnet, dass
der Verbindungsblock aus einem mit einer Vielzahl von Kanälen und/oder
Auslässen
eingerichteten Verbindungsblock aufgebaut ist, welche die Innenkanäle bilden,
und dass die Platten aneinander gelötet sind.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist es eine Aufgabe der Erfindung,
eine kompakte Wärmeübertragungsvorrichtung
zu offenbaren, die neben dem, dass sie 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.
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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.
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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.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt: eine Wärmeübertragungsvorrichtung
für die
Verwendung bei der Aufbereitung von Wärme und/oder Warmwasser in
Gebäuden, zum Übertragen
von Wärme
zwischen einem Primärfluid,
das von einer externen Quelle erhalten wird, und mindestens einem
Sekundärfluid,
wobei das Sekundärfluid
temperiert wird, bevor es an den Verbraucher geliefert wird, wobei
die Vorrichtung einen Wärmetauscher
und einen Verbindungsblock mit Innenkanälen, die mit dem Wärmetauscher
verbunden sind, aufweist, welcher hier nachstehend als intelligenter
Verbindungsblock bezeichnet wird, wobei der Wärmetauscher Einlässe und
Auslässe
für den
Zustrom bzw. den Ablauf des Primärfluids
und des Sekundärfluids
hat und wobei der intelligente Verbindungsblock eine Vielzahl von
Hauptverbindungen hat, um die externe Primärfluidquelle jeweils für den Zustrom
und den Ablauf des Primärfluids
und des Sekundärfluids
in die Vorrichtung und aus ihr heraus mit dem Verbraucher zu verbinden,
und mehrere Nebenverbindungen zum Verbinden des Einlasses und Auslasses
des Wärmetauschers
jeweils für
den Zustrom und den Ablauf des Fluids in und aus dem Wärmetauscher,
wobei die Innenkanäle
Hauptverbindungen und Nebenverbindungen verbinden. Der Wärmetauscher
ist ein gelöteter
Plattenwärmetauscher,
wobei die Höhe
und die Breite eines Endstücks
des intelligenten Verbindungsblocks im Wesentlichen von einem Endstück des Wärmetauschers
bedeckt ist. Der Verbindungsblock ist aus zwei Endstücken und einer
oder mehreren Zwischenkanalplatten zusammengesetzt, wobei die Zwischenkanalplatten
Aussparungen und eine oder mehrere Zwischenwände haben, die in dem montierten
Verbindungsblock teilweise ein Kanalsystem mit Innenkanälen für die Verteilung
des Fluids und/oder die Ansammlung innerhalb der Vorrichtung und
Einlässe
und Auslässe
in die und aus der Vor richtung haben und teilweise den notwendigen
Raum für
Anlagen erzeugen, die zum Steuern und Überwachen etc. der in der Vorrichtung stattfindenden
thermischen Prozesse in den intelligenten Verbindungsblock integriert
werden sollen, und die Endstückplatten
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Eine
gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaute Wärmeübertragungsvorrichtung
zeigt eine Anzahl von Vorteilen. Die Herstellung wird im Vergleich
zu bekannter Technologie weitgehend dadurch vereinfacht, dass die
Vorrichtung mit einem gelöteten Plattenwärmetauscher
mit einem daran gelöteten
intelligenten Verbindungsblock gebildet wird, die alle mit der Ausstattung
und der Kompetenz hergestellt werden können, die dort, wo gelötete Plattenwärmetauscher
herstellt werden, normalerweise verfügbar sind. Wenn der intelligente
Verbindungsblock gemäß einem
Aspekt der Erfindung direkt mit dem Wärmetauscher verbunden ist und
die ganze „Einheit" gleichzeitig zusammengelötet wird,
wird ein sehr rationelles Herstellungsverfahren erzielt. Im Vergleich
zu der vorstehend erwähnten
bekannten Technologie und insbesondere dem immer noch vorherrschenden herkömmlichen
Herstellungsverfahren mit Rohrleitungen senkt es im Wesentlichen
die Herstellungskosten für
die gesamte Vorrichtung. Dies wird in der vollständig entwickelten Version offensichtlicher,
weil der intelligente Verbindungsblock hier Innenkanäle enthält, mit
denen Funktionen und Komponenten einfach und schnell ohne Bedarf
einer maschinellen Nachbearbeitung mittels Oberflächenmontage
mit Auslässen
verbunden werden können,
wobei insgesamt eine sehr kompakte und instandhaltungsfreundliche
Vorrichtung erhalten wird.
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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.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
eine große
Flexibilität
beim Anpassen der Kapazität
in der Hinsicht erzielt, dass in diesem Aufbau die Konstruktion
und Dimensionierung der Innenkanäle leicht
angepasst werden kann und, wenn benötigt, für variable oder modifizierte
Kapazitätsbedürfnisse
zwischen Einheiten angepasst werden kann, was günstige Bedingungen erzeugt,
um einfach und zuverlässig
in den Steuereinrichtungen enthaltene Sensoren zu integrieren. Der
intelligente Verbindungsblock wird dadurch aus einer wählbaren
Anzahl von kanalbildenden Platten, Kanalplatten, Zwischenschichten und
zumindest zwei Endstücken
aufgebaut. Die Kanalplatten werden ihrerseits gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
aus einer Vielzahl und von Fall zu Fall wählbaren Anzahl plattenförmiger Elemente mit
Auslässen
oder Zwischenwänden
aufgebaut. Diese Auslässe
und/oder Zwischenwände
in dem zusammengesetzten Verbindungsblock bilden teilweise ein Kanalsystem
mit Innenkanälen
für den
Einlass und Auslass der Fluide in und aus der Schaltung der Wärmetauschervorrichtung
und für
die Verteilung der Fluide zwischen den Schaltungen und/oder die
Integration von zwei oder mehreren Auslässen aus diesen Schaltungen
und erzeugen teil weise Raum für
integrierte Ausstattungen, wie etwa Sensoren, Einstelleinrichtungen,
Differenzdruckregler etc. Die Endstückplatten weisen bevorzugt
Anschlüsse
zum Verbinden der Kanäle
mit externen Schaltungen, wie etwa dem Verbraucher und externen
Quellen, und Anschlusshalterungen für die Installation von Steuer- und Überwachungsausstattungen
etc. auf. Eine Kanalplatte, die eine Vielzahl dünnere aus Platten gebildete
Elemente aufweist, ist bevorzugt derart angeordnet, dass die Abmessungen
der Kanäle
und der Aufbau durch eine Kombination der Form der Löcher und
der Aussparungen und der Positionierung und dem Stapelbereich der
plattenförmigen
Elemente, der Dicke und der Anzahl festgelegt werden.
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Ein
weiterer durch die Flexibilität
eines aus Kanalplatten gemäß dieser
Ausführungsform
aufgebauten Kanalblocks erzielter Vorteil ist, dass die Innenkanäle leicht
angeordnet werden, um eine Platte oder Ebene zu wechseln, wenn dies
erforderlich ist, um zum Beispiel jegliche Behinderung durch einen anderen
Kanal, eine Anschlussvorrichtung, eine Hilfsausstattung oder ähnliches
zu vermeiden. Ein derartiger Austausch oder ein Verschieben der
Kanäle
zwischen Platten oder Ebenen in einem intelligenten Verbindungsblock
kann auch wohl darin begründet
liegen, dass man die Richtung des Kanals ändern muss, um eine optimale
Ausrichtung von Filtern, Pumpen, Ventilreglern, Sensoren und ähnlichen,
insbesondere um die optimale Anordnung der Sitze, Muffen und ähnlicher
in einer derartigen Ausstattung, zu erzielen. Der Verbindungsblock,
der Innenkanäle aufweist,
die von den Kanalplatten geformt und dimensioniert werden, welche
mit Aussparungen versehen sind, die in einer gewünschten Reihenfolge und in
einer gewünschten
Höhe auf
den Kanalplatten aufeinander gestapelt sind, stellen gute Bedingungen bereit,
um ohne weiteres einen intelligenten Verbindungsblock mit sehr guter
funktionaler Integration und Kapazitätsanpassung herzustellen. Zum
Beispiel können
Filtereinheiten, Differenzdruckregler, Pumpen, Steuerventile, Durchflussmesswandler,
Temperatursensoren und ähnliche
Ausstattungen integriert mit dem intelligenten Verbindungsblock
und mit Verbindungen auf ei ner passenden Außenoberfläche auf dem intelligenten Verbindungsblock
installiert werden. Die Kanalplattenendstücke, Anschlüsse und dünneren plattenförmigen Elemente
des intelligenten Verbindungsblocks werden bevorzugt durch Ofenlöten mit
einer getrennten Einheit verbunden, die im Hinblick auf die Zerlegung
oder bevorzugt durch Löten
befestigt- und dann insbesondere in einem gleichzeitigen Lötverfahren – an die
Verbindungen des Wärmetauschers
gekoppelt wird oder als eines seiner Endstücke vollkommen integral mit
dem Wärmetauscher
ist.
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Um
die höchste
Rationalität
in der Herstellung und Flexibilität für die hydraulische Kapazitätsanpassung
zu erzielen, wird bevorzugt, dass aus dem dünneren Plattenmaterial alle
enthaltenen Elemente oder die Schichten in dem intelligenten Verbindungsblock
ausgestanzt werden. Die Kanalplatten und/oder dünnen plattenförmigen Elemente
können jedoch
gemäß mehreren
möglichen
Verfahren, wie etwa Pressformen, Spritzformen oder als Platte Pressen
oder „Blasen", hergestellt werden,
was bedeutet, dass zwei Platten auf gewissen gegenüberliegenden Oberflächen aneinander
gelötet
werden und dass die Platten mit Hilfe des Einführens von zum Beispiel Luftdruck
dazu gebracht werden, sich zu verformen, so dass die Kanäle aus ungelöteten Routen
gebildet werden. Die Platten können
durch Schneiden oder Ausstanzen von Material mit wählbarer
Dicke hergestellt werden, was trotz der festen Programmierung der
Schneidmaschinen oder passender Stanzwerkzeuge eine gewisse Flexibilität für die Kapazitätsanpassung
verleiht. Die Kanalplatten können
auch in einer umgekehrten Weise hergestellt werden, so dass in den
Kanalplatten nur notwendige Trennwände oder Zwischenwände aufgebaut
werden, so dass, wenn die Platten, Endstücke und optionalen Zwischenplatten
in einem Stapel zusammengebracht werden, sie Wände zwischen den Kanälen bilden. Der
Kanalblock kann auch aus einem kompletteren Materialstück hergestellt
werden, in dem notwendige Kanäle
gebohrt oder ausgefräst
sind.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist
die Vorrichtung einen intelligenten Verbindungsblock mit koordinierten
Hauptverbindungen auf, die mit einem Kopplungsblock verbunden sind. Auf
einem flachen intelligenten Verbindungsblock sind die Hauptverbindungen
bevorzugt auf einer der großen
Oberflächen
des Verbindungsblocks angeordnet und mit einem Kopplungsblock verbunden. Bevorzugt
sind die Anschlüsse
der Hauptverbindungen und des Kopplungsblocks derart angeordnet, dass
der Kopplungsblock schnell mit den Anschlussstücken des intelligenten Verbindungsblocks
verbunden/von ihnen getrennt werden kann. Der Kopplungsblock weist
Anschlüsse
für die
Verbindung des externen Systems mit der Wärmeübertragungsvorrichtung, die
im Folgenden detaillierter beschrieben wird, ebenso wie Kopplungsventile
zum Öffnen/Schließen des
Zuflusses von Fluid von diesen/in diese Systeme auf. Die Hauptverbindungen
können vorteilhaft
auf einer großen
Oberfläche
des intelligenten Verbindungsblocks angeordnet sein, die von den Wärmeübertragungsschaltungen
weg gedreht ist, während
die Nebenverbindungen bevorzugt auf der anderen großen Oberfläche des
intelligenten Verbindungsblocks angeordnet sind, die in Richtung
der Wärmeübertragungsschaltungen
gedreht ist. Eine äußerst kompakte
Vorrichtung kann erzielt werden, wenn sowohl die Haupt – als auch
die Nebenverbindungen auf der großen Oberfläche des intelligenten Verbindungsblocks
angeordnet sind, die den Wärmeübertragungsschaltungen
zugewandt ist. Selbst in diesem Fall ist es, wie aus dem Folgenden
zu erkennen ist, vorteilhaft, die Hauptverbindungen, die an einem
Kopplungsblock angeschlossen werden sollen, zu koordinieren. Dieser
Kopplungsblock kann auch mit Kopplungsventilen eingerichtet werden,
um die Hauptverbindungen zu schließen und zu öffnen, wobei zumindest zwei
der Kopplungsventile jeweils für das
gleichzeitige Öffnen,
Schließen
der koordinierten Ventile koordiniert werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung weist
sie auf: Einrichtungen für
zwei gleichzeitige parallele thermische Prozesse, wobei Wärme zwischen einem
Primärfluid
und zwei Sekundärfluiden,
die von einer externen Quelle erhalten werden, übertragen wird, wobei die zweite
Wärmeübertragungsschaltung vorzugsweise
eine Parallelschaltung mit einem Abzweigungsrohr aufweist, um den
Rücklauf
des Primärfluids
von dem Verbraucher zu der Primärfluid-Zuführungsleitung
zu dem Verbraucher zu leiten. Eine derartige Vorrichtung hat einen
Kopplungsblock und einen intelligenten Verbindungsblock mit einer Vielzahl
von Hauptverbindungen, die mit der externen Primärfluidquelle und zwei Verbraucherschaltungen
für das
Primärfluid
und den Sekundärfluid-Zustrom
und den Ablauf in und aus der Vorrichtung verbunden sind, und eine
Vielzahl von Nebenverbindungen, die mit dem Wärmetauscher und dem Einlass und
Auslass der zweiten Wärmeübertragungsschaltung
für den
Zustrom bzw. den Ablauf des Fluids jeweils in und aus den zwei Wärmeübertragungsschaltungen
verbunden sind. Außerdem
gibt es in den Innenkanälen
Durchflussverteilungseinrichtungen, die eingerichtet sind, um den
Zustrom des Primärfluids zwischen
den Einlässen
der zwei Wärmeübertragungsschaltungen
für das
Primärfluid
zu verteilen und/oder den Ablauf des Primärfluids aus den Auslässen für das Primärfluid der
zwei parallelen Wärmeübertragungsschaltungen
zusammenzubringen und zu steuern, wobei die Anzahl der Hauptverbindungen geringer
als die Anzahl der Nebenverbindungen ist.
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Auch
weist der intelligente Verbindungsblock in der gleichen Weise wie
bereits für
die allgemeine Ausführungsform
beschrieben, eine Durchflussverteilungs-/Durchflusssammlungseinrichtung,
um einen zuströmenden
Fluss zu verteilen und/oder zwei ablaufende Flüsse zusammenzubringen, und
Steuereinrichtungen zum Steuern des thermischen Prozesses des Wärmetauschers
auf. Offensichtlich weist der intelligente Verbindungsblock auch
Steuereinrichtungen zum Steuern des Prozesses in der zweiten Wärmeübertragungsschaltung
auf. Vorzugsweise sind der Wärmetauscher
und die zweite Wärmeübertragungsschaltung
parallel miteinander verbunden. Eine derartige Wärmeübertragungsvorrichtung, die als
ein Heizwerk zur Bereitung von Haushaltswarmwasser und Warm wasser
für ein
Heizungssystem gedacht ist, weist bevorzugt einen gelöteten Wärmetauscher
zur Bereitung von Haushaltswarmwasser und eine Parallelschaltung
zum Herstellen von Warmwasser für
ein Heizungssystem auf, wobei der Rücklauf von Warmwasser von dem
Heizungssystem parallel in die Warmwasserzuführungsrohrleitung geschaltet
wird, bevor es zu dem Heizungssystem befördert wird, um die Temperatur
des zu dem Heizungssystem beförderten
Warmwassers zu erniedrigen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist
die zweite Wärmeübertragungsschaltung
auch einen Wärmetauscher
auf. Zur Verbesserung der Möglichkeiten
zur Erreichung einer kompakten rationell hergestellten modularen
Vorrichtung, sind beide Wärmetauscher
vorzugsweise gelötete
Plattenwärmetauscher.
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Die
Plattenwärmetauscher
sind beide mit allen Einlässen
und Auslässen
auf dem gleichen Endstück
angeordnet, wobei die Plattenwärmetauscher ein
Verbindungsendstück
und ein hinteres Endstück haben.
In diesem Fall ist ein erster Plattenwärmetauscher derart angeordnet,
dass er an dem zweiten Wärmetauscher
ein einer derartigen Weise anliegt, dass der erste Plattenwärmetauscher
mit einem seiner Endstücke
an einem der Endstücke
des zweiten Plattenwärmetauschers
anliegt. Bevorzugt zeigt der erste Plattenwärmetauscher in diesem Zusammenhang
jeweils einen Durchgangskanal im Inneren der Einlässe, Auslässe, wodurch
die Einlässe
und Auslässe
des zweiten Plattenwärmetauschers
mit den Einlässen
und Auslässen
des ersten Plattenwärmetauschers
in einer derartigen Weise koordiniert werden, dass die Einlässe und
Auslässe
des zweiten Wärmetauschers
mit Durchgangskanälen,
die in dem ersten Plattenwärmetauscher
angeordnet sind, gekoppelt werden. Die Durchgangskanäle, die
in den Einlässen
und Auslässen
des ersten Wärmetauschers
angeordnet sind, weisen in diesem Fall jeweils einen integrierten
Teil der Einlässe
und Auslässe
des zweiten Wärmetauschers
auf. Folglich werden die Einlässe
und Auslässe
des Plattenwärmetauschers
in einer derartigen Weise koordiniert, dass:
- – der Kanal
für den
Einlass des Primärfluids
in den zweiten Wärmetauscher
mit dem Einlass des ersten Wärmetauschers
für das
Primärfluid
vereinigt oder in diesem angeordnet ist
- – der
Kanal für
den Auslass des Primärfluids
aus dem zweiten Wärmetauscher
in dem Auslass des ersten Wärmetauschers
für das
Primärfluid
angeordnet ist
- – der
Kanal für
den Einlass des zweiten Sekundärfluids
in den zweiten Wärmetauscher
in dem Einlass des ersten Wärmetauschers
für das
erste Sekundärfluid
angeordnet ist, und
- – der
Kanal für
den Auslass des zweiten Sekundärfluids
aus dem zweiten Wärmetauscher
in dem Auslass des ersten Wärmetauschers
für das
erste Sekundärfluid
angeordnet ist. Bevorzugt werden beide Wärmetauscher während der
Herstellung zu einer Einheit mit den Durchgangskanälen durch
den ersten Plattenwärmetauscher
in der Form von Rohrleitungen, die geeignet sind, durch thermische
längslaufende Änderungen
erzeugte Bewegungen und Energien aufzunehmen, zusammengelötet.
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Das
Primärfluid
kann ein beliebiges Heizmedium sein, aber gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist die externe Primärfluidquelle
eine Fernheizungsanlage, die ein Primärfluid in der Form von Warmwasser
an ein Heizwerk in einem kleineren Gebäude zur Bereitung von Haushaltswarmwasser
und Warmwasser für
das Heizungssystem des Gebäudes liefert.
Ein derartiges Heizwerk weist auf:
- – eine erste
Wärmeübertragungsschaltung
in der Form eines Plattenwärmetauschers,
der zur Bereitung von Haushaltswarmwasser eingerichtet ist, wobei
kaltes Wasser mit Warmwasser aus einem Fernheizungsnetz erwärmt wird
- – eine
zweite Wärmeübertragungsschaltung
in der Form eines Plattenwärmetauschers
oder einer Parallelschaltung zur Bereitung von Warmwasser für eine Umwälzschaltung
für eine
wasserführende
Heizung und
- – einen
intelligenten Verbindungsblock in der Form eines intelligenten Verbindungsblocks,
der aufweist: Innenkanäle
mit Steuereinrichtungen für die
thermischen Prozesse,
Durchflussverteilungseinrichtungen
für die
Einlässe und
Auslässe
des Fernheizungswassers jeweils in und aus den Wärmeübertragungsschaltungen, Verteilungseinrichtungen
zum Wiederauffüllen
der wärmeausgetauschten
Umwälzschaltung
und wobei die Hauptverbindungen des Heizwerks zu einem Kopplungsblock
auf einer der großen
Oberflächen
des intelligenten Verbindungsblock koordiniert werden, wobei der
Kopplungsblock bevorzugt die Form eines Ventilblocks mit koordinierten
Verbindungsventilen zum Abschneiden des Heizwerks von extern verbundenen
Schaltungen hat. Außerdem
weist ein derartiges Heizwerk gemäß der vorliegenden Erfindung
bevorzugt auch integrale Temperatursensoren, Durchflussmesswandler
und Energiezähler
ebenso wie Einrichtungen zum Abzapfen eines oder mehrerer der Fluide,
zumindest des Primärfluids,
auf. Vorzugsweise sind die Einrichtungen zum Steuern und Überwachen
der thermischen Prozesse in dem Wärmetauscher, wie etwa von Ventilen,
Durchflussmesswandlern für
den Energiezähler,
Umwälzpumpen
und ähnliche
ebenso wie von Ventilen zum Wiederauffüllen der Schaltungen und Sicherheitsventilen
oder ähnlichen
Einrichtungen zum Sicherstellen der Umwälzung und des gewünschten
Drucks in den Schaltungen in dem intelligenten Verbindungsblock
integriert eingerichtet oder zumindest mit einer modularen Einheit
des intelligenten Verbindungsblocks verbunden. Durch derartige Einrichtungen
wird ein rationell hergestelltes kompaktes modulares Heizwerk mit wenigen
und zuverlässigen
Verbindungen erzielt, das einen oder zwei Wärmetauscher und einen intelligenten
Verbindungsblock mit einem hohen Grad an funktionaler Integration
und Systemplanung aufweist. Das kompakte Heizwerk wird mittels des
Kopplungsblocks leicht und einfach von den verbundenen äußeren Schaltungen
abnehmbar und folglich leicht für
die Instandhaltung, Reparatur, Abstimmung, den Ausbau oder ähnliche
Arbeiten ausgetauscht.
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Ein
derartiges modulares Heizwerk, das eine Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweist, kann vorteilhaft zusammen mit einem Erweiterungsgefäß in einem
diskreten Vorrichtungsschrank untergebracht werden, der so installiert
wird, dass er für
den Betreiber des Fernheizungsnetzes unabhängig von dem Hausbesitzer immer
verfügbar
ist. Der Vorrichtungsschrank sollte eine ausreichende Isolierung
aufweisen, so dass er während
der im Winter vorherrschenden Bedingungen an dem Installationsort,
selbst während
einer längeren
Abschaltung, zum Beispiel einer Unterbrechung, die mindestens 24
Stunden dauert, eine frostfreie Umgebung in dem Schrank aufrechterhalten kann.
Der Schrank kann installiert werden, so dass Luft in dem Schrank
mit dem Gebäude
in Verbindung steht, wobei ein Austausch von Luft zwischen dem Schrank
und dem Gebäude
stattfinden kann. Ein derartiger Wechsel von Luft verringert die
Gefahr, dass die Temperatur im Inneren des Schranks zu niedrig oder
zu hoch wird. Der Schrank, der das Heizwerk enthält, kann auf eine Fassade des
Gebäudes
oder in ein Nebengebäude,
wie etwa einen Lagerraum oder eine Garage oder einen allein stehenden
Stand montiert werden. Der Vorteil bei der Montage auf einer Fassade
des Gebäudes
oder Nebengebäudes
ist, dass die Gefahr und die Anfälligkeit
für das
Abkühlen während einer
Abschaltung im Winter im Wesentlichen verringert werden. Der Boden
des Schranks ist zumindest teilweise offen und verbindet mit einer
Sockelleiste oder ähnlichem
mit der Instandhaltungsrohrleitung des Fernheizungssystems, das
in einen sogenannten Fernheizungskanal eintritt. Offensichtliche
Vorteile eines kompakten, leicht zugänglichen Fernheizungswerks,
das eine Wärmeübertragungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält
und koordinierte Verbindungen hat, sind:
- – Billigerer
und einfacherer Kanalanschluss der Instandhaltungsrohrleitung des
Fernheizungssystems;
- – Rationellerer
Rohrleitungsaufbau;
- – Keine
teueren Dichtungsprobleme in Bezug auf Rohrleitungen durch unterirdische
Wände;
- – Ununterbrochen
zugängliche „Hauptventile"
- – Verringertes
Risiko von durch Lecken verursachten Schäden in und auf dem Gebäude;
- – Kein
Raum im Gebäude
erforderlich;
- – Billigere,
einfachere und rationellere Installation und Verbindung;
- – Rationelles
und höchst
funktionales integriertes Fernheizwerk, das vor der Inbetriebnahme
montiert und abgestimmt wird;
- – Kann
ab Werk mit Energiezähler
und Regelungsausstattung geliefert werden;
- – Kann
sogar Kaltwasserzähler
aufnehmen;
- – Ununterbrochen
für die
Instandhaltung, den Austausch und die Ablesung zugänglicher
Zähler;
- – Ununterbrochen
für die
Instandhaltung, den Ausbau, den Austausch, etc. zugängliches
Fernheizwerk;
- – Eine
kompakte Einheit mit einem hohen Maß integrierter Funktionen;
- – Leicht
und schnell zerlegt;
- – Kann
in einer guten Umgebung, wie etwa einer Werkstatt, instand gehalten
und geprüft
werden;
- – Leichtes
Gewicht, vorzugsweise unter 20 kg, und kann unter einem Arbeitsumgebungsaspekt häufig von
einem Angestellten gehandhabt werden; und
- – Vereinfachte
Verwaltung.
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Insgesamt
bahnen viele der Vorteile den Weg zu neuen Möglichkeiten für Heizungsversorger, ein
neues Gedankensystem in Bezug auf die Verbindung und die Verwaltung
von Fernheizungen in kleineren Gebäuden zu entwickeln. Nicht zuletzt
bedeutet dies eine Entwicklung klarerer und geeigneterer Grenzen
und Verantwortlichkeiten für
jeweilige Kunden und Versorger in Bezug auf den Aufbau und Einsatz.
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Gemäß einer
weiteren Variation der vorliegenden Erfindung kann der intelligente
Verbindungsblock zwischen jede der Stufen in einem sogenannten zweistufigen
verbundenen Fernheizwerk eingefügt
werden, um kaltes Wasser einzuleiten und das Fernheizungswasser
aus einer Vorheizungsstufe abzuleiten und in dem Erststufen-gekühlten Fernheizungswasser,
abhängig
von der Ausführungsform auch
vorgewärmtem
Kaltwasser, zusammenzubringen. Auf diese Weise kann, ohne irgendeinen
Bedarf an einem Fachhandwerker, der die Rohrleitungen montiert,
selbst eine zweistufig verbundene Fernheizungszentralheizung hergestellt
werden.
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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.
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Diese
einfache und kompakte Konstruktion macht es unter anderem möglich, den
Teller des für den
statischen Druck in dem Primärfluid
druckausgeglichenen Ventils anzuordnen, und folglich können große Membranen
und sperrige Federanordnungen vermieden werden. Außerdem kann
die herkömmliche
Membran vollkommen durch einen einfachen Kolbenaufbau ersetzt werden,
da schließlich
ein geringfügiges
Lecken darüber
nicht als die Funktion störend
betrachtet wird. Der Differenzdruckregler ist bevorzugt zumindest
in einem gewissen Grad integral mit den Kanälen des intelligenten Verbindungsblocks angeordnet,
wobei der Druckausgleich des Ventiltellers und die druckverringernde
Funktion in einer sehr vorteilhaften an sich neuen Weise erzielt
werden. Die Öffnungskraft
von dem Primärfluideinlassdruck,
die dem Ventilteller auferlegt wird, wird über die Druckentlastungsfunktion
auf die Ventilachse und dadurch einen Ventilteller mit einer in
die entgegengesetzte Richtung wirkenden Schließkraft übertroffen. Die Schließkraft wird
auch durch den Einlassdruck erzeugt, und ist so groß wie die Öffnungskraft,
ist aber in die entgegengesetzte Richtung. Eine weitere Schließkraft wird
dadurch erzeugt, dass der Einlassdruck des Primärfluids nach dem Teller verringert wird,
und der Aus lassdruck des Primärfluids
aus der Vorrichtung beide im Inneren kanalisiert werden, um jede
Seite des Ventilkolbens zu belasten, die an der Achse befestigt
ist. Die Druckdifferenz zwischen ihnen bewirkt eine Neigung, das
Ventil zu schließen.
Es wird außerdem
bevorzugt, wenn der letzteren Schließkraft durch eine erzeugte
Federkraft entgegengewirkt wird, was durch eine in dem Differenzdruckregler
angeordnete spezielle Federanordnung erreicht wird.
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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 Wärmetauscher
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 Bereitung 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.
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Die
vorstehend erwähnten
und die folgenden erwähnten
Steuereinrichtungen mit mehreren integralen Einrichtungen in dem
intelligenten Verbindungsblock können
direkt vom Markt erhalten werden, aber an herkömmliche Ausstattungen angepasst
werden. Folglich wird es bevorzugt, derartige Ausstattungen in einer
Anordnung in dem intelligenten Verbindungsblock in einer derartigen
Weise anzupassen, dass sie eine Konstruktion erhalten, in welcher
der intelligente Verbindungsblock keine maschinelle Nachbearbeitung
erfordert und keine großen
Toleranzen benötigt.
Dies wird in der vorliegenden Erfindung zum Beispiel durch ein Ventil,
das im Folgenden genauer beschrieben wird, durch den Ventilsitz über Befestigungseinrichtungen,
die mit dem Ventilgehäuse
oder der Muffe verbunden sind und vorzugsweise zum Beispiel über Gewinde
abnehmbar, verbunden sind, erreicht. Die Befestigungseinrichtungen
können
zum Beispiel die Form einer Rohrleitung haben, in der die Achse
und der Teller sich bewegen können,
und zusammen mit dem Ventilsitz an dem Ende der Rohrleitung befestigt
sein. Die Rohrleitung ist ferner mit Öffnungen einrichtet, um den
Durchfluss zu ermöglichen,
und bildet einen Speichenventilsitzeinbau. Außerdem ist der Ventilsitz in
die Auslassöffnung
des Kanalblocks zum Beispiel für
das Fernheizungswasser von dem Wärmetauscher
eingelassen und ist gegen die Öffnung
mittels einer O-Ringdichtung abgedichtet. Diese Konstruktion stellt
im Vergleich zu herkömmlichen
Konstruktionen ein beträchtlich
einfacheres Verfahren zur Herstellung und Montage bereit, da keine
maschinelle Bearbeitung, die hohe Toleranzen erfordert, in dem Block
nötig ist,
um einen Ventilsitz zu erzielen oder einen Ventilsitz einzubauen,
der gut mit der Achse und dem Teller zusammenpasst. Da der Ventilsitz
bereits in der Fabrik als ein integraler Teil des Ventils enthalten
ist, gibt es immer eine gute Anpassung, und die O-Ringdichtung bedeutet,
dass die Toleranzen in dem Kanal, in dem der Ventilsitz angeordnet
ist, nicht so hoch sein brauchen. In einer analogen Weise sind die
Befestigungen der Ventilmuffe geformt und an dem angepassten Anschluss
in dem Kanalblock abgedichtet und wer den durch Gewinde-, Mutter-, Schlitzschrauben
oder ähnliche
angezogen. Insgesamt wird auf diese Weise eine gute Kapazität zum Auffangen
von Toleranzen in Anwendungen erreicht.
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Der
hydraulische Zylinder des Durchflussmesswandlers ist mittels einer
hydraulischen Rohrleitung mit dem Nebenzylinder des gesteuerten
Ventils in einem hydraulischen System verbunden, wobei eine Änderung
in dem Durchfluss, wie sie von dem Messkolben abgetastet wird, die
Position des hydraulischen Kolbens des Nebenzylinders in dem Nebenzylinder
und dadurch den Ventilöffnungsgrad ändert. Das
hydraulische System kann auch eine beliebige Anzahl von Kompensationseinheiten
mit hydraulischen Zylindern umfassen, die mit dem Nebenzylinder
verbunden sind. Diese Kompensationseinheiten haben hydraulische
Kolben, die mit einem Sensor verbunden sind und derart eingerichtet
sind, dass basierend auf dem von dem Sensor gelesenen variablen
Wert, vorzugsweise einer Temperatur, die Position des hydraulischen
Kolbens des Nebenzylinders in dem Nebenzylinder beeinflusst und
dadurch der Öffnungsgrad
des Ventils wird. Eine derartige Kompensationseinheit ist gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
mit einem Temperatursensor, um die Temperatur von Haushaltswarmwasser,
das aus dem Wärmetauscher
heraus fließt,
abzulesen, um eine Überhitzung
zu vermeiden, einem sogenannten Brühschutz, eingerichtet. Dies
kommt zur Wirkung, wenn die Temperatur des Heushaltswarmwassers von
dem Wärmetauscher
des Warmwasserbereiters so hoch ist, dass eine Verletzung für Verbraucher passieren
könnte.
Den Kompensationseinheiten kann in gewissen Ausführungsformen auch gestattet werden,
den Durchfluss des Primärwassers über den Nebenzylinder
des Ventils zu beeinflussen, so dass während Zeitspannen, wenn im
Wesentlichen keine Entnahme von Haushaltswarmwasser stattfindet,
die Wärme
des Haushaltswarmwassers in der Wasserheizung aufrechterhalten wird.
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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.
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Der
grundlegende Unterschied zwischen einem erfindungsgemäßen Steuerventil
und einer temperaturgesteuerten herkömmlichen Steuerungsausstattung
zum Regeln der Haushaltswarmwasserbereitung 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 eine 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 erledigen,
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.
-
Es
ist in diesem Zusammenhang wichtig, zu betonen, dass Warmwasserregler
gemäß bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung einfach und robust sind und besonders geeignet sind,
in einem intelligenten Verbindungsblock integriert zu werden und
für den
automatischen Ventiltyp sind und daher keine Zusatzenergie benötigen. Das
Ventil basiert auf der hydraulischen Erzeugung, Umwandlung und Übertragung
von Betätigungskräften und
bewegt sich über
in Verbindung stehende hydraulische Kolben, die bevorzugt mit Öl gefüllt sind,
die durch dünne Rohrleitungen
miteinander verbunden sind. Wenn etwas Dämpfung der Wirkung des Reglers
erwünscht ist,
kann in diese dünnen
Rohrleitungen eine Drosselung gebaut werden.
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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 Durchflösse 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.
-
Ein
Durchflussmesswändler
zum Erkennen des Durchflusses eines fließenden Fluids in einem geschlossenen
Kanal weist gemäß einem
Aspekt der Erfindung einen in dem Kanal angeordneten Messkolben
auf. Der Messkolben bewegt sich gemäß einer Ausführungsform
bei einer Durchflussschwankung axial in dem Kanal oder Schieberrohr
und weist in sich selbst Löcher
und/oder Schlitze, einen Spalt zwischen dem Schieberrohrkolben und
einen vorbestimmten Abstand zwischen auf dem Boden des Messkolbens
angeordneten Löchern
und/oder Schlitzen und dem unteren Rand des Schieberrohrs auf, wenn
der Messkolben unbelastet ist. Alternativ ist der Messkolben in
einem Schieberrohr angeordnet, das Löcher und/oder Schlitze mit
einem entsprechenden Aufbau hat. Der Sensorkolben ist mit seiner
eigenen eingebauten Gegenkraft versehen, die über einen Federaufbau den gewünschten
Differenzdruck von dem Sensor aufrechterhält, wobei die Federkonstante
sich in den Merkmalen des Layouts der Löcher oder Schlitze über dem
Schieberrohr widerspiegelt. Diese Konstruktion des Durchflussmesswandlers stellt
einen großen
wirksamen Bereich in drei unterschiedlichen „Schwellstufen" von null bis Maximalfluss
bereit; in der ersten Stufe wird der Kolben in dem Rohr von einem
Anfangspunkt, der Nullposition, bis zu einer Position bewegt, in
der Flüssigkeit
gerade direkt beginnen kann, durch die Löcher oder die Schlitze auszulaufen.
In dieser Stufe geht die Flüssigkeit
nur durch den Spalt zwischen dem Kolben und dem Schieberrohr. Gleichzeitig
mit der Verschiebung des Kolbens lässt man den Durchfluss allmählich zunehmen,
indem die Länge
des Spalts verkürzt
wird und der relative Druckabfall dabei verringert wird. Dies bedeutet
eine Absicherung, dass der Zähler
in seiner Anfangszone nicht zwischen keinem Durchfluss und minimalem
Durchfluss schwankt, was eine notwendige Eigenschaft in einem kombinierten
intermittierenden periodischen Überwachungszähler ist, um
selbst bei den äußerst kleinen
Durchflusslasten Genauigkeit zu erzielen, wenn das System einer
hydraulischen Schwingung, einem sogenannten „Pendeln", ausgesetzt ist, das für ein Fernheizungssystem typisch
ist. In der Stufe zwei findet eine weitere Kolbenverschiebung in
dem Schieberrohr von dem Anfang der Löcher oder Schlitze zu ihrem
Ende statt. Die ist der echte Messbereich des Messwandlers und ist
für den
Hauptarbeitsbereich geeignet. In Stufe drei findet in dem Schieberrohr
eine weitere Kolbenverschiebung über
das Ende der Löcher
oder Schlitze zu dem Anschlag der Achse statt, wodurch der Druckabfall
allmählich
zunimmt. Der Druckabfall in dem Pimärfluss, der über dem
Kolben stattfindet, ändert
sich mit dem Öffnungsgrad
des Kolbens in einer vorbestimmten Beziehung zu der Gegenkraft der
Federanordnung. Der Druckabfall wird in einem konstanten Bereich
so niedrig und lang wie möglich,
zum Beispiel etwa 0,2 Bar gewählt,
so dass innerhalb des echten Arbeitsbereichs des Messwandlers kein
störender
Druckabfall in der Fernheizungsschaltungsanordnung auftritt.
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Ein
Verfahren zur Erzielung eines brauchbaren Werts von dem Ablesekolben
ist zum Beispiel, über
eine induktive Positionsüberwachung
der obersten Position der Achse ein elektrisches Signal zu erzeugen.
Der obere Teil des Sensors kann auch mit einem transparenten Material
eingerichtet sein und mit einer analogen Skala versehen sein, wodurch
der mo mentane Durchfluss durch Servicetechniker an der Einsatzstelle
sofort abgelesen werden kann, indem sie die Position des Oberteils
der Achse in Bezug auf die Skala prüfen.
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Zeichnungen
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Die
Erfindung soll im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
detaillierter beschrieben werden und durch bevorzugte Ausführungsformen
beispielhaft dargestellt werden.
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1 stellt
ein Schaltbild des Prinzips einer Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung dar, die einen Wärmetauscher,
vorzugsweise einen Warmwasserbereiter, aufweist.
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2 stellt
ein Schaltbild des Prinzips einer Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der Erfindung dar, die einen Wärmetauscher
und eine Parallelschaltung aufweist.
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3 stellt
ein Schaltbild des Prinzips einer Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
dar, die einen Wärmetauscher
aufweist.
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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.
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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.
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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.
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5 stellt
eine angepasste Anwendung eines Steuerventils für die Oberflächenmontage
auf einem intelligenten Verbindungsblock gemäß einer beliebigen Ausführungsform
der Erfindung dar.
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6 stellt
einen Differenzdruckregler dar, der in einen intelligenten Verbindungsblock
für eine Wärmeübertragungsvorrichtung
gemäß einer
beliebigen Ausführungsform
der Erfindung integriert werden soll.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Wärmeübertragungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu regeln.
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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.
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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.
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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.
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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 Verbindungsblock montiert ist, der geeignet
ist, in einen Energiezähler
eingebaut zu werden.
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11b stellt den Messkolben und den Durchflusskanal
in einer alternativen Ausbildung des Durchflusswandlers gemäß 11a, der ein Gleitrohr mit Löchern aufweist, im Detail dar.
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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.
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Beschreibung der Zeichnungen
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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.
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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 In nenkanäle 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.
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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 angeordnet 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 Primärfluidrücklauf 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.
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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.
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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.
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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.
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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
warmem Fernheizungswasser 12a zwischen dem Wärmetauscher 13 und
der Parallelschaltung, eine Durchflussverteilungseinrichtung 17b zum
Verteilen des Rücklaufs 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.
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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.
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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
Vor richtung durch die Hauptverbindung für Fernheizungsrücklaufwasser 16b verlässt.
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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.
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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 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, Durchflusssamm lungseinrichtungen 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 Auslässe
des Wärmetauschers
und zum Verbinden mit der Parallelschaltung,
- – Innenkanäle 22a, 22b, 22b', 22b'', 22c, 22d, 22e, 22f,
welche eine Hauptverbindung mit der entsprechenden Ne benverbindung
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
Durchflusssammlungseinrichtung 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 vorteil haft,
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
Nebenverbin dungen 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 zugeführt 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 Kesseiwasserrücklauf;
- – zufließendes Sekundärfluid 422c,
vorzugsweise Kaltwasser; und
- – abfließendes Sekundärfluid 422d,
Haushaltswarmwasser;
ebenso wie Innenhohlräume, u.
a. 422e, die geeignet sind, integrale funktionelle Ausstattungen
in oder auf dem intelligenten Verbindungsblock, wie etwa Thermometer,
Steuerventile, Filter, Sensoren, Pumpen, Nachfüll-, Entnahme-, Druckausgleichs-
und Drucksteuerventile, Differenzdruckregler und ähnliche
Komponenten zu enthalten. Die Endstücke weisen ferner Verbindungsanschlüsse 423a–423d für die vier
Verbindungen zu den zwei externen Systemen auf und können Verbindungsanschlüsse 424a–424d für den Wärmetauscher
umfassen. Die Endstücke
weisen auch notwendige Anschlüsse
zum Anbringen und Montieren der vorher erwähnten integralen Ausstattung
auf. Der zusammengesetzte Kanalblock und seine Teile weisen auch
Löcher
für das Einsetzen
einer arretierbaren Befestigungsvorrichtung 411 an dem
Kopplungsblock 41 auf. In vielen Fällen wird bevorzugt, dass eine
oder mehrere der Kanalplatten aus einer Vielzahl dünner Blechformelemente
aufgebaut sind, die miteinander verbunden sind, um hohe Flexibilität für die Anpassung
der hydraulischen Ausstattung und eine optimale rationelle Herstellung
zu erreichen. Vorzugsweise wird Löten verwendet, um die Kanalplatten,
die Endstücke,
die Zwischenplatten und/oder die Blechformelemente zu verbinden.
-
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 Heizungsschal tung
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 422l,
vorzugsweise Rücklaufwasser
von dem Heizungssystem; und
- – abfließendes zweites
Sekundärfluid 422m, Warmwasser
zu dem Heizungssystem
ebenso wie Innenhohlräume, u.
a. 422n, die geeignet sind, integrale funktionelle Ausstattungen
in oder auf dem intelligenten Verbindungsblock, wie etwa Thermometer,
Steuerventile, Filter, Sensoren, Pumpen, Nachfüll-, Entnahme-Druckausgleichs-
und Drucksteuerventile, Differenzdruckregler und ähnliche
Komponenten zu enthalten. Die Endstücke weisen ferner Verbindungsanschlüsse 423a–423f für die sechs
Verbindungen zu den drei externen Systemen auf und können, wie
in den Figuren dargestellt, auch Verbindungsanschlüsse 424a–424d für die Verbindung
mit dem Wärmetauscher
umfassen. Die Endstücke
weisen auch notwendige Anschlüsse
zum Anbringen und Montieren der integralen Ausstattung, wie vorher
beschrieben, auf. Der zusammengesetzte Kanalblock und seine Teile
weisen auch Löcher
für das
Einsetzen einer arretierbaren Befestigungsvorrichtung 411 an
dem Kopplungsblock 41 auf. In vielen Fällen wird bevorzugt, dass eine
oder mehrere der Kanalplatten aus einer Vielzahl dünner Blechformelemente aufgebaut
sind, die miteinander verbunden sind, um hohe Flexibilität für die Anpassung
der hydraulischen Ausstattung und eine optimale rationelle Herstellung
zu erreichen. Vorzugsweise wird Löten verwendet, um die Kanalplatten,
die Endstücke,
die Zwischenplatten und/oder die Blechformelemente zu verbinden.
-
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 422l,
vorzugsweise Rücklaufwasser
von dem Heizungssystem; und
- – abfließendes zweites
Sekundärfluid 422m, Warmwasser
zu dem Heizungssystem,
ebenso wie Innenhohlräume, u.
a. 422n, die geeignet sind, integrale funktionelle Ausstattungen
in oder auf dem intelligenten Verbindungsblock, wie etwa Thermometer,
Steuerventile, Filter, Sensoren, Pumpen, Nachfüll-, Entnahme-, Druckausgleichs-
und Drucksteuerventile, Differenzdruckregler und ähnliche
Komponenten zu enthalten. Die Endstücke 42a, 42b und
die Zwischenplatte 42c weisen ferner Verbindungsanschlüsse 423a–423f für die sechs
Verbindungen zu den drei externen Systemen auf und können, wenn
erforderlich, Verbindungsanschlüsse 424a–424f für die Verbindung
mit den Wärmetauschern
umfassen. Die Endstücke
weisen auch notwendige Anschlüsse
zum Befestigen und Montieren der integralen Ausstattung, wie vorher
beschrieben, auf. Der zusammengesetzte Kanalblock und seine Teile
weisen auch Löcher
für das
Einsetzen einer arretierbaren Befestigungsvorrichtung 411 an
dem Kopplungsblock 41 auf. In vielen Fällen wird bevorzugt, dass eine
oder mehrere der Kanalplatten aus einer Vielzahl dünner Blechformelemente
aufgebaut sind, die miteinander verbunden sind, um hohe Flexibilität für die Anpassung
der hydraulischen Ausstattung und eine optimale rationelle Herstellung
zu erreichen. Vorzugsweise wird Löten verwendet, um die Kanalplatten,
die Endstücke,
die Zwischenplatten und/oder die Blechformelemente zu verbinden.
-
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 Einstellungsein richtungen
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 Endstück 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 koor diniert. 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 jeweils 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.
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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.
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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 ih rem 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
Zwischenplatte des intelligenten Verbindungsblocks anliegt und das
Loch zwischen den Auslasskanälen 422o und 422b abdichtet.
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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.
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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.
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Der
Regler in 6 weist eine Achse 50 auf, die
durch die Innenkanäle 51 für den Einlass
des Fernheizungswassers FVbis und 52 Fernwarmwasserrücklauf FVrück 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 FVbis und FVrück 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 pbis in
dem Kanal 51a für
FVbis 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
FVrück 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 FVrück 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.
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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.
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In
den 7a–7c ist
ein Durchflussmesswandler dargestellt, und in 8 ist
ein Ventil dargestellt; diese 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.
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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 entspre chende 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 warmem
und kaltem Haushaltswasser in dem Trinkwassersystem zu verursachen.
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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.
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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 Durchflössen 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.
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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.
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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.
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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 arbei ten müssen,
in mehreren verschiedenen Varianten kombiniert werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
Kompensations zylinder 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 Komponenten, 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.
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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 Kompensationszy linder
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, Öl
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.
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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 Bewe gungsanschlag 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.
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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.
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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.
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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 beschriebenen 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.
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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 Lauf rollen 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.
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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 ge eignete 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.
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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.
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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.