DE9202190U1 - Heizungsanlage - Google Patents

Description

Heizungsanlage

Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage, mit einer Heizeinheit und einem Flüssigkeitskreislauf mit Wärmetauschern sowie einer Umwälzpumpe und einem Ausdehnungsgefäß. Bei Heizanlagen der bekannten Art werden als Brennstoffe für die Heizeinheit entweder Holz, Kohle, Öl oder Gas verwendet. Dies hat den Nachteil, das für die genannten Brennstoffe spezielle Vorratsräume oder Tanks, wie bei Kohle oder Öl, bereit gestellt werden müssen, oder Versorgungsleitungen wie bei Gas gelegt werden müssen. Dies bedeutet neben der Installation der Heizungsanlage zusätzliche Kosten für die Bereitstellung der Brennstoffe. Außerdem birgt die Bevorratung der Brennstoffe wie Holz, Kohle oder Öl immer die Gefahr einer Umweltverschmutzung, z.B. bei Überschwemmung der Vorratsräume oder Auslaufen der Tanks, oder, wie bei Gas, die Gefahr eines Brandes oder einer Explosion. Darüberhinaus ist der Wirkungsgrad der auf einzelne Gebäude oder Haushalte zugeschnittenen Heizanlagen nicht optimal, so daß die Brennstoffe z.T. unvollständig verbrannt werden und die Rauchgase über in den meisten Fällen ungefilterte Schornsteine an die Umwelt abgegeben werden. Dies führt neben unnötig hohem Verbrauch von wertvollen Rohstoffen auch zu einer starken Verschmutzung unserer Umwelt durch ungefilterte Rauchgase. Auch mit der Versorgung einzelner Gebäude oder Haushalte mit Fernwärme aus Kraftwerken mit hohem Wirkungsgrad und einer Rauchgasreinigung sind diese Probleme nur unbefriedigend zu lösen, da aus technischen Gründen nur die in einem begrenzten Einzugsbereich um die Kraftwerke liegenden Haushalte mit Fernwärme versorgt werden können und auch hier zusätzliche Kosten für die Errichtung von Versorgungsleitungen entstehen.

Der Erfindung liegt ausgehend von dieser Situation die Aufgabe zugrunde, eine Heizungsanlage vorzuschlagen, die eine komfortable Wärmeversorgung bei minimaler Umweltbelastung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Heizungsanlage als

Heizeinheit einen elektrisch betriebenen Durchlauferhitzer mit mindestens einer Leistungsstufe aufweist, die in Abhängigkeit vom Wärmebedarf der Heizungsanlage zu- oder abgeschaltet werden kann. Hierdurch ist es möglich, die Heizungsanlage mit Strom als sauberen, gefahrlosen und umweltfreundlichen Energieträger zur Wärmeerzeugung zu betreiben, wobei die Energie von Kraftwerken, deren Großfeuerungsanlagen mit Rauchgasreinigungsanlagen versehen sind und mit einem hohen Wirkungsgrad arbeiten, in jeden noch so entfernten Haushalt geliefert werden kann. Für die Bereitstellung der Energie brauchen weder Vorratsräume noch Tanks errichtet zu werden. Außerdem kann auf die Errichtung von zusätzlichen Versorgungsleitungen verzichtet werden, da die Heizeinheit der Heizungsanlage durch das bereits vorhandene Stromnetz mit Energie versorgt werden kann. Nachdem die im Flüssigkeitskreislauf enthaltene Flüssigkeit der Heizanlage ihre gewünschte Vorlauftemperatur erreicht hat, dient der Durchlauferhitzer lediglich zur Aufrechterhaltung der gewünschten Temperatur der Heizflüssigkeit, wodurch auf eine niedrigere Leistungsstufe geschaltet werden oder die höhere Leistungsstufe mit einer geringeren Einschaltdauer betrieben werden kann, so daß der Energieverbrauch gering gehalten wird.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgeschlagen, daß den parallel geschalteten Wärmetauschern ein elektrisch gesteuertes Sperrventil parallel vorgeschaltet ist. Ist bei einem Anheizen oder im laufendem Betrieb der Heizungsanlage der Flüssigkeitskeislauf und die Möglichkeit des Wärmeaustausches durch Verschließen aller Wärmetauscher unterbrochen, dann kann in dem Bereich von dem Durchlauferhitzer bis zu den Wärmetauschern durch die sich weiter erhitzende und ausdehnende Heizflüssigkeit in der Heizungsanlage ein Überdruck entstehen. Um dieser Gefahr vorzubeugen ist den Wärmetauschern ein elektrisches gesteuertes Ventil parallel vorgeschaltet, daß z.B. bei einer entstehenden Überhitzung von einer Steuereinheit geöffnet und damit der Flüssigkeitskreislauf wieder geschlossen wird. Zusätzlich kann durch das elektrisch gesteuerte Ventil bis zum Erreichen der Vorlauftemperatur der Flüssigkeitskreislauf vor den Wärmetauschern geschlossen werden, wodurch in einem kleineren Flüssigkeitskreislauf schneller die gewünschte Betriebstemperatur der Heizanlage erreicht wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgeschlagen, daß mindestens den parallel geschalteten Wärmetauschern ein Druckbegrenzungsventil parallel vorgeschaltet ist oder die höhere Leistungsstufe mit einer geringeren Einschaltdauer betrieben werden. Hierdurch wird eine zusätzliche Sicherheit und auch ein größerer Komfort erreicht. Sind nämlich die Ventile der Wärmetauscher weitgehend geschlossen, so entstehen dort, da die Fördermenge der Pumpe durch enge Spalte transportiert werden muß, hohe Strömungsgeschwindigkeiten und damit störende Flußgeräusche. Wird ein Teil der Fördermenge im Kurzschluß über das Druckbegrenzungsventil rundgeführt, so verschwinden die Strömungsgeräusche.

Schließlich ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung noch vorgeschlagen, daß der Durchlauferhitzer mit allen Leistungsstufen, das elektrisch gesteuerte Sperrventil und die Umwälzpumpe über eine zentrale Steuereinheit gesteuert wird in Abhängigkeit von der Einstellung eines Reglers und der Information mindestens eines Wärmefühlers für die Vorlauf- und/oder die Rücklauftemperatur. Hierdurch ist es möglich, die Heizungsanlage, nach einer manuellen Vorgabe der gewünschten Temperatur über den Regler, durch die zentrale Steuereinheit vollautomatisch zu betreiben. Dabei werden von dem Wärmefühler Impulse an die Steuereinheit weitergegeben, auf welche diese reagiert und den über sie gesteuerten Durchlauferhitzer, das elektrisch gesteuerte Ventil und die Umwälzpumpe ein- oder ausschaltet bzw. bei der Umwälzpumpe eine angepaßte Förderleistung bewirkt.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung, die einen Prinzipschaltplan der Heizungsanlage zeigt, näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt einen Schaltplan der erfindungsgemäßen Heizungsanlage 1.
Mit einem Durchlauferhitzer 2 wird die Heizflüssigkeit des Flüssigkeitskreislauf, vorzugsweise Wasser, erhitzt und durch eine Umwälzpumpe umgepumpt. Der Wärmeaustausch kann dabei über vorzugsweise parallel geschaltete Wärmetauscher 3,3',3" erfolgen. Ist die gewünschte Vorlauftemperatur erreicht, dient der

Durchlauferhitzer 2 lediglich der Aufrechterhaltung der Vorlauftemperatur und kann auf einer geringeren Leistungsstufe betrieben werden. Der Durchlauferhitzer weist in einer Vorlaufleistung 10 einen Wärmefühler 9 mit einer Temperaturanzeige auf. Durchlauferhitzer 2 und Wärmefühler 9 sind mit einer vorzugsweise elektronischen Steuereinheit 7 verbunden, die einen Regler 8 zur manuellen Einstellung einer gewünschten Vorlauftemperatur aufweist.

Im weiteren Verlauf der Vorlaufleitung 10 befindet sich eine Umwälzpumpe 6, die vorzugsweise in ihrem Volumenstrom regelbar und zu diesen Zwecke mit der Steuereinheit 7 elektrisch verbunden ist, vorzugsweise zwischen Temperaturfühler 9 und Umwälzpumpe 6 ist parallel ein Ausdehnungsgefäß 11 angeordnet. Der Umwälzpumpe 6 folgend sind parallel geschaltet ein Druckbegrenzungsventil 5 und ein Sperrventil 4 vorgesehen, deren Ausgänge ebenso, wie die Ausgänge einer Mehrzahl von parallel angeordneten Wärmetauschern 3, 3', 3" mit einer Rücklaufleitung 4 und 5 können alternativ aber auch kumulativ vorgesehen sein. Als Wärmetauscher können übliche Heizkörper vorgesehen sein. Die Rücklaufleitung 12 ist zurück zum Durchlauferhitzer 2 geführt, womit der Heizkreislauf geschlossen ist. Ein mit der Rücklaufleitung verbundenes Füllventil 13 erlaubt die Einfüllung oder Nachfüllung von z.B. Wasser.

Der Durchlauferhitzer kann z.B. mit drei Leistungsstufen ausgestattet sein, die von der Steuereinheit 7 je nach den aktuellen Betriebsbedingungen und der Einstellung des Regler 8 zu oder abgeschaltet werden. Um den Kreislauf anzufahren und auf Betriebstemperatur zu bringen, wird der Durchlauferhitzer mit höchster Leistung betrieben. Hierbei kann zunächst das Sperrventil 4 geöffnet sein und die Pumpe 6 mit verminderter Leistung betrieben werden. Mit steigen der Temperatur wird die Pumpleistung gesteigert und das Sperrventil 4 geschlossen, so daß nun der Kreislauf vollständig durch die Wärmetauscher 3,3',3" geht. Wird die eingestellte Vorlauftemperatur erreicht, wird von der Steuereinheit 7 entweder vollständig oder bei Annäherung stufenweise die Leistung des Durchlauferhitzers 2 zurückgenommen. Um die eingestellte Temperatur aufrecht zu erhalten, wird nur mit kleiner Leistungsstufe des Durchlauferhitzers 2 nachgeheizt. Die Geschwindigkeit des Temperaturabfalls bei eingeschaltetem Durchlauferhitzer wird von der Steuereinheit

überwacht, die bei entsprechend schnellem Abfall am Durchlauferhitzer eine höhere Heizleistung einschaltet.

Sind z. B. bei geringem Wärmebedarf die Ventile 14 aller Heizkörper geschlossen, so daß zur Entlastung des Heizkreislaufes das Sperrventil 4 geöffnet und bei Bedarf zusätzlich die Pumpenleistung der Pumpe 6 vermindert werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch das Überdruckventil 5 selbstgesteuert öffnen. Weiterhin kann auch zusätzlich oder alternativ ein Wärmefühler in der Rücklaufleitung 12 vorgesehen und mit der Steuereinheit elektrisch verbunden sein.

Die Differenz zwischen der Vorlauf- und der Rücklauftemperatur stellt z. B. ein Maß für die pro Zeiteinheit entnommene Wärmemenge dar und kann zur Steuerungs- oder Regelungszwecken benutzt werden.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

1	Heizungsanlage
2	Durchlauferhitzer
3	Wärmetauscher
3'	Wärmetauscher
3"	Wärmetauscher
4	Sperrventil
5	Druckbegrenzungsventil
6	Umwälzpumpe
7	Steuereinheit
8	Regler
9	Wärmefühler
10	Vorlaufleitung
11	Ausdehnungsgefäß
12	Rücklaufleitung
13	Füllventil
14	Ventil

Claims (4)

Schutzansprüche

1. Heizungsanlage, mit einer Heizeinheit und einem Flüssigkeitskreislauf mit Wärmetauschern sowie einer Umwälzpumpe und einem Ausdehnungsgefäß, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizungsanlage (1) als Heizeinheit einen elektrisch betriebenen Durchlauferhitzer (2) mit mindestens einer Leistungsstufe aufweist, die in Abhängigkeit vom Wärmebedarf der Heizungsanlage zu- oder abgeschaltet werden kann.

2. Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den parallel geschalteten Wärmetauschern (3,3',3") ein elektrisch gesteuertes Sperrventil (4) parallel vorgeschaltet ist.

3. Heizungsanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens den parallel geschalteten Wärmetauschern (3,3',3") ein Druckbegrenzungsventil (5) parallel vorgeschaltet ist.

4. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlauferhitzer (2), das elektrisch gesteuerte Sperrventil (4) und die Umwälzpumpe (6) über eine zentrale Steuereinheit (7) gesteuert wird, in Abhängigkeit von der Einstellung eines Reglers 18 und der Information mindestens eines Wärmefühlers (9) für die Vorlauftemperatur und/oder die Rücklauftemperatur.