DK155027B - Indretning til begraensning af returtemperaturen ved et varmtvands-varmeanlaeg - Google Patents

Description

DK 155027 B

Opfindelsen vedrører en indretning til begrænsning af returtemperaturen ved et varmtvands-varmeanlæg, med en returtem-peraturføler, en returventil og styremidler, som under frigivelsesperioder, i hvilke returtemperaturen har underskre-5 det henholdsvis en grænseværdi eller et grænseværdiområde, afgiver åbningssignaler og i spærreperioder, i hvilke returtemperaturen har overskredet henholdsvis grænseværdien eller grænseværdiområdet, afgiver lukkesignaler til returventilen.

Ved en kendt begrænsningsindretning af denne art har retur-10 ventilen som indstillingsorgan en elektrisk opvarmet varmemotor. Varmeindretningen tilkobles over kontakten af en mod returledningen anliggende termostat med to-punkts-funktion, som er indstillet på en forudbestemt grænseværdi, såfremt denne serieforbindelse er gjort virksom fra et styreapparat.

15 Denne begrænsningsindretning er anbragt ud over den øvrige regulering af varmeanlægget, som eksempelvis har en rumtermostat for hvert enkelt varmelegeme. Når varmeanlæggets varmevekslere er rigtigt dimensionerede, har returtemperaturen normalt en værdi, der ligger under grænseværdien, således at 20 returventilen står åben, og reguleringen af den ønskede kom-forttemperatur ikke hindres.

Men når der pludselig opstår et stort varmebehov, eksempelvis fordi der om vinteren udluftes i længere tid, eller fordi varmeanlægget kobles om fra natsænkning til normaldrift, 25 stiger returtemperaturen hurtigt, således at returventilen lukker. Den forbliver lukket, indtil returtemperaturen er faldet til under den indstillede grænseværdi. Dette varer meget længe, fordi afkølingen af vandet i den isolerede returledning sker væsentligt langsommere, typisk ca. tre gange 30 langsommere, end afkølingen i varmeveksleren. Når returventilen åbner ved indtræden af den næste frigivelsesperiode, flyder først det stærkt afkølede vand ud af varmevekslerne.

Derpå stiger returtemperaturen imidlertid hurtigt igen. Dette spil gentages flere gange. Det varer derfor meget længe, 2

DK 155027 B

før rummene opnår komforttemperaturen. Desuden svinger varmevekslertemperaturernes middelværdier betydeligt, hvilket opfattes som ubehageligt af rummenes beboere.

Endvidere kendes en fremgangsmåde til styring af blandings-5 vandtemperaturen ved blandingsarmaturer med to magnetventiler (DE-offentliggørelsesskrift 26 14 509), ved hvilken blandingsvandets børværdi-erværdi-temperaturdifferens omformes til et binært udgangssignal, ved hvis hjælp magnetventilerne åbner og lukker modsat hinanden. Dette udgangssignal 10 kan være et periodisk firkantsignal med variabel impulsbredde.

Formålet med opfindelsen er at angive en begrænsningsindret-' ning af den i indledningen beskrevne art, som gør det muligt at nå komforttemperaturen på væsentlig kortere tid uden der-15 ved at måtte acceptere en for høj returtemperatur.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at styremidlerne under returventilens spærreperiode skiftevis lukker og åbner returventilen.

Ved at returventilen under spærreperioden åbnes med mellem-20 rum, opnår man, at det i varmevekslerne stærkere end i returledningen afkølede vand når frem til returtemperaturføle-ren. Hvis vandet allerede var så stærkt afkølet, at den indstillede grænseværdi underskrides, kan returventilen åbnes helt, indtil der er strømmet så meget varmt vand ud, at 25 grænseværdien igen blev overskredet. Hvis vandets afkøling i varmeveksleren endnu ikke var stor nok, forbliver spærreperioden opretholdt, og der ledes nu kun med bestemte tidsintervaller vand fra varmevekslerne til returtemperaturføle-ren. Returventilen arbejder derfor ikke længere i afhængig-30 hed af temperaturen af det i returledningen stående vand, men i afhængighed af den på grund af hurtigere afkøling lavere temperatur af det vand, som forlader varmevekslerne.

3

DK 155027 B

Ved denne styring kan der ske en hurtigere opvarmning af rummene. Desuden er svingningerne i varmevekslerens middeltemperatur ringe.

Ved en foretrukken udførelsesform har styremidlerne en tids-5 giver, som fastlægger varigheden af lukke- og åbningstiderne under spærreperioden. Tidsgiveren kan udføres meget enkelt, når de skiftende lukke- og åbningssignaler har omtrent samme varighed.

Til opnåelse af optimale resultater bør man vælge åbningsti-10 den således, at vand fra udgangen af varmevekslerne også kan nå returtemperaturføleren. Ud fra det bør lukketiderne vælges således, at der ikke fås nogen udpræget temperaturforskel mellem vandet i returledningen og vandet ved udgangen af varmevekslerne. Men også når ventilens lukke- og åbnings-15 tider ikke er fastlagt så nøjagtigt, opnås der i sammenligning med kendte begrænsningsindretninger meget betydelige forbedringer.

En foretrukken udførelsesform er karakteriseret ved en normalt åben returventil, som ved aktiveret indstillingsmotor 20 går i spærrestillingen, ved en returtemperatur-komparator, hvis spærreperioden kendetegnende udgangssignal aktiverer tidsgiveren, som da i tidsgivertakt afgiver spærresignaler, og ved en elektrisk kontaktanordning, som ved optræden af spærresignalerne afgiver aktiveringssignaler til lukning af 25 returventilen til indstillingsmotoren. Returventilen står normalt åben. Kun når returtemperaturens grænseværdi overskrides, er tidsgiveren styret således, at den midlertidigt afgiver spærresignaler. Falder returtemperaturen igen under den forudbestemte grænseværdi, tilbagestilles tidsgiveren og 30 afgiver ingen signaler.

I denne sammenhæng er det også gunstigt at anbringe et natsænkningskredsløb, som på forudbestemte tider afgiver et 4

DK 155027 B

spærresignal, og et sammenknytningsled, ved hvis hjælp natsænkningskredsløbets spærresignal styrer kontaktanordningen uafhængigt af tidsgiveren. På denne måde opnås en ønsket natsænkning for hele anlægget ved hjælp af returventilen.

5 Herved kan der være anbragt en rumtemperaturbegrænser, som annullerer natsænkningskredsløbets spærresignal, når rumtemperaturen underskrider en forudbestemt værdi. Dermed forhindres, at rumtemperaturen ved natsænkning antager en for lav værdi.

10 Opfindelsen forklares nærmere nedenstående ved hjælp af et på tegningen vist, foretrukket udførelseseksempel, der viser i fig. 1 et varmeanlæg med en begrænsningsindretning ifølge opfindelsen, 15 fig. 2 et diagram af styremidlerne og fig. 3 returtemperaturernes forløb og returventilens ak tivering i et diagram.

I fig. 1 er vist et varmeanlæg 1, som mellem en fremløbsledning 2 og en returledning 3 har varmevekslere 4, som hver 20 reguleres ved hjælp af en af rumtemperaturen afhængig termostatventil 5. Varmeanlægget 1 kan tilsluttes et fjernvarmenet 6.

I returledningen befinder der sig en returventil 7, som kan være dannet ved hjælp af en indstillingsmotor 8, især en 25 elektrisk opvarmet varmemotor. Desuden er der ved returledningen 3 placeret en returtemperaturføler 9. Et styreapparat 10 har et natsænkningskredsløb 11, ved hvis hjælp perioder med lavere varmeafgivelse (natsænkning) kan indstilles, eksempelvis ved at varmtvandstilførslen afbrydes fuldstændigt 5

DK 155027 B

ved hjælp af returventilen 7, at fremløbstemperaturen i varmeanlægget 1 nedsættes ved hjælp af en normal blandesløjfe, eller at termostatventilerne 5 yderligere opvarmes elektrisk. Styreapparatet 10 er over en styreledning 12 forbun-5 det med indstillingsmotoren 8 og over en signalledning 13 med føleren 9. I styreapparatet 10 kan yderligere indflydelsesstørrelser forarbejdes, eksempelvis den af en føler 14 målte udetemperatur Ta og/eller den af en føler 15 målte temperatur Ti i et foretrukket rum.

10 Styreapparatet 10 omfatter ved udførelsesformen i fig. 2 en elektrisk kontaktanordning 16, som i serie med indstillingsmotorens 8 varmevikling 17 er tilsluttet en spænding U. Kontaktanordningen kan være et relæ, en transistor, en tyristor eller en eller anden anden kendt kontaktanordning, som kan 15 styres af et styresignal S. Returventilen 7 er indrettet således, at den normalt står åben og kun lukker, når der er spænding på indstillingsmotoren 8.

En returtemperatur-komparator K modtager returtemperaturens Tr erværdi over ledningen 13 fra føleren 9. Den anden ind-20 gang 18 er forbundet med en omformer 19, som fra føleren 14 modtager et signal for udetemperaturen Ta og i afhængighed heraf fastlægger den øvre temperatur-grænseværdi TQ og den nedre temperatur-grænseværdi Tu. Komparatoren K afgiver et udgangssignal V, som ved overskridelse af den øvre grænse-25 værdi TQ kendetegner en spærreperiode Pg og ved underskridelse af den nedre grænseværdi Tu kendetegner en frigivelsesperiode Pp. i tilfælde af frigivelse aktiveres tidsgiveren Z ikke. I tilfælde af spærring aktiveres tidsgiveren Z, således at den over sin udgangsledning i forudbestemt 30 takt afgiver et spærresignal S1 til den ene indgang af et sammenknytningsled A. Sammenknytningsleddets A anden indgang tilføres altid et spærresignal S2, når kontakten 20 er blevet lukket i natsænkningskredsløbet 11. Dette spærresignal kan dog annulleres af rumtemperaturbegrænseren 15, når rum- 6

DK 155027 B

temperaturen falder under en forudbestemt værdi, og kontakten 21 derved lukkes.

Sammenknytningskredsløbet A lader det til enhver tid foreliggende spærresignal S1 og S2 gå igennem, således at styre-5 signalet S aktiverer kontaktanordningen 16 ved tilstedeværelse af et af disse spærresignaler og lukker ventilen. I dette tilfælde antages, at komparatorens K udgangssignal V antager værdien 1 i spærreperioden, og at også de to spærresignaler S1 og S2 hver har værdien 1.

10 I normaldrift aktiveres returventilen 7 således, som det er vist i kurven B i fig. 3. I frigivelsesperioderne Pp er ventilen 7 åben, i spærreperioderne Pg bliver den afvekslende lukket og åbnet. Ved optræden af natsænkning kan returventilen 7 vedvarende holdes lukket, indtil rumtemperatu-15 ren er faldet til under en forudbestemt værdi.

Når de rum, som skal opvarmes, igen skal bringes op på den normale temperatur efter en afkøling, eksempelvis efter afslutning af natsænkningen, og varmt vand ved åbning af ventilerne hurtigt strømmer igennem varmevekslerne 4, stiger 20 returtemperaturen fra den forangående udgangsværdi i henhold til kurvegrenen I. Så snart grænseværdien TQ overskrides på tidspunktet ti, spærrer returventilen 7 med en systembetinget forsinkelsestid tv. Ved en motorventil er denne forholdsvis lang, men ville ved en magnetventil praktisk talt 25 være nul. Hvis denne ventil ville forblive lukket, ville returtemperaturen i den isolerede returledning ved føleren 9 aftage svarende til kurven C og ved varmevekslernes udgang aftage svarende til kurven D, altså hurtigere. Det betyder, at i det kendte tilfælde, hvor returventilen 7 alene styres 30 af en returtermostat, der først efter meget lang tid vil nå det tidspunkt t2, der bestemmer slutningen af spærreperioden PSr selv om vandet i varmevekslerne allerede meget før har nået en tilstrækkelig lav returtemperatur.

7

DK 155027 B

Bliver derimod ifølge opfindelsen returventilen 7 også i spærreperioden afvekslende åbnet og lukket, vil man opnå kurven E i fig. 3. I tilslutning til kurvegrenen I følger et afsnit II, som svarer til kurven C. Da ventilen 7 umiddel-5 bart derefter igen åbner, følger en stigning af returtemperaturen svarende til afsnittet III. Den fornyede lukning af returventilen 7 svarer til kurveafsnittet IV. Så snart ventilen igen er åben, falder temperaturen svarende til afsnittet V, da der allerede har fundet en stærkere afkøling sted 10 i varmeveksleren. Efter afsnittet VI med en noget mindre afkøling følger igen en stærkere temperatursænkning i afsnittet VII. Ved lukket ventil følger i det foreliggende udførelseseksempel afsnittet VIII, som på tidspunktet t2 skærer den nedre grænseværdi Tu. Spærreperioden Pg er derfor for-15 holdsvis kort. Svingningen i varmevekslernes 4 middeltemperatur er ringe.

Ved et foretrukket udførelseseksempel var ventilens 7 lukketid ta ca. 5-10 minutter og åbningstiden tb ligeledes ca.

5-10 minutter.

Claims (6)

1. Indretning til begrænsning af returtemperaturen (Tr) ved et varmtvands-varmeanlæg (1), med en returtempera-turføler (9), en returventil (7) og styremidler (10), som under frigivelsesperioder (Pp), i hvilke retur- 5 temperaturen (Tr) har underskredet henholdsvis en græn seværdi (Tu) eller et grænseværdiområde, afgiver åbningssignaler og i spærreperioder (Pø), i hvilke returtemperaturen (Tr) har overskredet henholdsvis grænseværdien (T0) eller grænseværdiområdet, afgiver lukke- 10 signaler til returventilen (7), kendetegnet ved, at styremidlerne (10) under spærreperioden (Pg) afvekslende lukker og åbner returventilen (7).

2. Indretning ifølge krav 1,kendetegnet ved, at styremidlerne (10) har en tidsgiver (Z), som fast- 15 lægger varigheden af lukke- og åbningstiderne under spærreperioden (Pg).

3. Indretning ifølge krav 1 eller 2, kendetegne t v e d, at de afvekslende lukke- og åbningstider har omtrent samme varighed.

4. Indretning ifølge et af kravene 1-3, kendeteg ne t ved en normalt åben returventil (7), som ved aktiveret indstillingsmotor (8) går i spærrestillingen, ved en returtemperatur-komparator (K), hvis spærreperioden kendetegnende udgangssignal aktiverer tidsgi- 25 veren (Z), som da i tidsgivertakt afgiver spærresigna ler, og v e d en elektrisk kontaktanordning (16), som ved optræden af spærresignalerne afgiver aktiveringssignaler til lukning af returventilen til indstillingsmotoren. DK 155027 B

5. Indretning ifølge krav 4, kendetegnet ved et natsænkningskredsløb (11), som på forudbestemte tider afgiver et spærresignal/ og v e d et sammenknytningsled (A), ved hvis hjælp natsænkningskredsløbets 5 spærresignal styrer kontaktanordningen (16) uafhængigt af tidsgiveren (Z).

6. Indretning ifølge krav 5, kendetegnet ved, at der er anbragt en rumtemperaturbegrænser (15), som annullerer natsænkningskredsløbets (11) spærresignal, 10 når rumtemperaturen underskrider en forudbestemt værdi.