EP1033540B1 - Hydraulische Weiche - Google Patents

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EP1033540B1
EP1033540B1 EP00104179A EP00104179A EP1033540B1 EP 1033540 B1 EP1033540 B1 EP 1033540B1 EP 00104179 A EP00104179 A EP 00104179A EP 00104179 A EP00104179 A EP 00104179A EP 1033540 B1 EP1033540 B1 EP 1033540B1
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EP
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vessel
heater
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medium
heating
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EP00104179A
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EP1033540A3 (de
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Heribert Schmitz
Thorsten Kettner
Horst-Georg Schmalfuss
Wolfgang Richter
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Wilo SE
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Wilo AG
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    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/10—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system
    • F24D3/1091—Mixing cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
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    • F24D3/10—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system
    • F24D3/1008—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system expansion tanks
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    • F24D3/10—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system
    • F24D3/1058—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system disposition of pipes and pipe connections
    • F24D3/1066—Distributors for heating liquids

Definitions

  • the present invention relates to a heating or cooling system for Temperature control of a building or a means of transport with several rooms, the heat transfer elements arranged in the rooms and through which a medium flows having an active heat exchanger the medium tempered to the flow temperature and with a single room a separate one Pump is assigned, which is a heat transfer element located in the room supplied with the medium tempered to the flow temperature.
  • Such a system is in the form of a central heating from DE 197 111 78 known.
  • this heating system one does not supply centrally as before arranged heating pump the heating water circuit, but individual Radiators are each assigned separate "decentralized" pumps.
  • This decentralized pumps take the ones fed by the heat generator Flow lines the amount of heating water currently required.
  • Disadvantageous the system shown is that the decentralized pumps from the operation of a Possibly additionally centrally located pump disturbed would.
  • a central pump with a large size Delivery rate affect the individual decentralized pumps, so that a unwanted heating water exchange takes place in the respective radiators.
  • a complex speed control individual pumps that communicate with each other via data lines should be connected.
  • CH 503 233 A discloses the heating circuits of several heating systems on the one hand with several radiator heating circuits on the other hand via one To couple the storage vessel.
  • From US 5 060 601A is a heating system with a heat generator circuit and two collectors integrated therein, the collectors having several Radiator heating circuits are connected.
  • EP 0 111 838 A2 describes a space heating system with a central one Boiler and several zones known, each zone one Zone pump is assigned.
  • the object of the invention is therefore such a system with decentralized pumps Equipped so that trouble-free operation of centrally located and decentralized pumps in a simple and inexpensive way and while ensuring operational safety.
  • This task is carried out by a system according to the characteristic features of the Claim 1 solved.
  • the idea for the solution of this task according to the invention is a medium receiving closed vessel, the different circuits decoupled from each other.
  • the medium in this vessel becomes on the one hand temperature controlled via a circuit leading into the active heat generator, while on the other hand the tempered water via a system of pre and Return lines is passed through heat transfer elements.
  • the simple vessel is included an inexpensive and reliable hydraulic switch, from the individual Branch circuits.
  • the thermal switch according to the invention in both heating and can also be used in cooling systems, so their use is in one Heating system with a circulating water heater, such as for heating individual apartments in a larger complex, and with individual radiators arranged in the rooms are particularly advantageous.
  • a circulating water heater such as for heating individual apartments in a larger complex
  • individual radiators arranged in the rooms are particularly advantageous.
  • a system can be, for example, a radiator heater or a Underfloor heating can be realized. It branches off from the thermal switch on the one hand the heating circuit leading through the circulating water heater and on the other hand, the hot water circuit supplying the radiators.
  • the vessel according to the invention can advantageously be used in conjunction with a Use known wall heaters, as modern wall heaters with separate Pumps with a high flow rate must be equipped to increase throughput due to the very thin pipes in the thermal springs guarantee. Due to the hydraulic switch according to the invention Combination of such a circulation water heater with a decentralized system Pumping enables.
  • the vessel according to the invention is a Pressure expansion vessel, in particular a membrane expansion vessel, the on the one hand can compensate for the pressure in the system and on the other hand as Hydraulic switch for the heating water is used.
  • this pressure expansion vessel has an inlet or a Drain connection to fill the system with heating water and / or to allow the heating water to drain from the system.
  • the vessel serves as an energy store, which is also used other energy sources, such as solar energy or geothermal energy can be.
  • the figure shows a heating system for tempering one not closer shown building with two superimposed rooms, being in each room has a heat transfer element in the form of a radiator 1 is arranged.
  • the radiators are hot with a flow line 2 Water supplied, which is returned via a return line 3.
  • a decentralized pump in the form of an electronic regulated centrifugal pump 4 arranged the amount of in the radiator flowing medium regulated. Via the pumps 4, the hot medium in the Flow line 2 in the direction of arrow A and in the return line 3 in the direction of arrow B promoted.
  • the heating of the medium takes place in a Water heater or circulating water heater trained thermal bath 5, in the the water is passed through an internal circuit 6 via a gas burner 7. Inside the thermal bath is a likewise electronically controlled centrifugal pump 8 arranged as a charge pump, the flow of water through the internal Circulation (arrows C, D) guaranteed.
  • the internal circuit and the heating circuit are hydraulic Switch connected in the form of a vessel 9 which receives the heating water.
  • the hydraulic switch 9 leads to a drain line Flow line 2 and the feed line 13 to the instantaneous water heater and open on the other hand, the return line 3 and the leading the heated water Drain line 14 of the flow heater.
  • the inlet and outlet line is also closed a circuit 10 leading hot water storage provided.
  • the vessel 9 itself is a pressure expansion vessel with one in the container arranged membrane 11 formed. It also has a nozzle 12, through which the system can be filled with water and via which System can be emptied.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizungs- oder Kühlsystem zur Temperierung eines Gebäudes oder eines Verkehrsmittels mit mehreren Räumen, das in den Räumen angeordnete und von einem Medium durchflossene Wärmeübertragungselemente aufweist, wobei ein aktiver Wärmeübertrager das Medium auf Vorlauftemperatur temperiert und wobei einem einzelnen Raum eine separate Pumpe zugeordnet ist, die ein in dem Raum befindliches Wärmeübertragungselement mit dem auf Vorlauftemperatur temperierten Medium versorgt.
Ein derartiges System ist in Form einer Zentralheizung aus der DE 197 111 78 bekannt. In diesem Heizungssystem versorgt nicht wie bisher eine zentral angeordnete Heizungspumpe den Heizwasserkreislauf, sondern einzelnen Heizkörpern sind jeweils separate "dezentrale" Pumpen zugeordnet. Diese dezentralen Pumpen entnehmen den vom Wärmeerzeuger gespeisten Vorlaufleitungen die momentan benötigte Menge an Heizwasser. Nachteilig an dem gezeigten System ist, daß die dezentralen Pumpen von dem Betrieb einer möglicherweise zusätzlich zentral angeordneten Pumpe empfindlich gestört würden. So könnte beispielsweise eine zentral angeordnete Pumpe mit großer Förderleistung die einzelnen dezentralen Pumpen beeinträchtigen, so daß ein ungewollter Heizwasseraustausch in den jeweiligen Heizkörpern stattfindet. Um den Betrieb einer zentralen Pumpe in Verbindung mit dezentralen Pumpen koordinieren zu können, bedürfte es z.B. einer aufwendigen Drehzahlregelung der einzelnen Pumpen, die zur Kommunikation über Datenleitungen untereinander verbunden sein müßten.
Aus der CH 503 233 A ist es bekannt, die Heizkreise mehrerer Heizthermen einerseits mit mehreren Heizkörperheizkreisen andererseits über ein Speichergefäß zu koppeln.
Aus der US 5 060 601A ist ein Heizungssystem mit einem Wärmeerzeugerkreis sowie zwei darin integrierten Sammlern bekannt, wobei den Sammlern mehrere Heizkörperheizkreise angeschlossen sind.
Aus der EP 0 111 838 A2 ist eine Raumheizungsanlage mit einem zentralen Heizkessel und mehreren Zonen bekannt, wobei jeder Zone jeweils eine Zonenpumpe zugeordnet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein solches System mit dezentralen Pumpen so auszustatten, daß ein störungsfreier Betrieb von zentral angeordneten und dezentral angeordneten Pumpen auf einfache und kostengünstige Weise und unter Gewährleistung der Betriebssicherheit möglich wird.
Diese Aufgabe wird durch ein System nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
Die Idee zur erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe ist ein das Medium aufnehmendes geschlossenes Gefäß, das unterschiedliche Kreisläufe voneinander entkoppelt. Das in diesem Gefäß befindliche Medium wird einerseits über einen in den aktiven Wärmeerzeuger führenden Kreislauf temperiert, während andererseits das temperierte Wasser über ein System von Vor- und Rücklaufleitungen durch Wärmeübertragungselemente geführt wird. An jeden der am Gefäß angeschlossenen Kreisläufe kann nunmehr eine oder mehrere Pumpen angeschlossen werden, ohne daß die Pumpen in einem Kreislauf die Funktion der Pumpen des anderen Kreislaufes beeinträchtigen. Das einfache Gefäßes ist dabei eine kostengünstige und zuverlässige hydraulische Weiche, von der einzelnen Kreisläufe abzweigen.
Auch wenn die erfindungsgemäße thermische Weiche sowohl in Heizungs- als auch in Kühlsystemen eingesetzt werden kann, so ist ihr Einsatz in einem Heizsystem mit einem Umlaufwasserheizer, wie er beispielsweise zur Beheizung einzelner Wohnungen in einem größeren Komplex eingesetzt wird, und mit einzelnen in den Räumen angeordneten Heizkörpern besonders vorteilhaft. Mit einem solchen System kann beispielsweise eine Radiatorheizung oder eine Fußbodenheizung realisiert werden. Dabei zweigt von der thermischen Weiche einerseits der durch den Umlaufwasserneizer führende Heizkreislauf und andererseits der die Heizkörper versorgende Warmwasserkreislauf ab. Besonders vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße Gefäß in Verbindung mit einer bekannten Wandtherme einsetzen, da moderne Wandthermen mit separaten Pumpen einer hohen Förderleistung ausgestattet sein müssen, um den Durchsatz durch die sehr dünnen in den Thermen befindlichen Rohrleitungen zu gewährleisten. Durch die erfindungsgemäße hydraulische Weiche wird somit die Kombination eines solchen Umlaufwasserheizers mit einem System dezentraler Pumpen ermöglicht.
In einer besonderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Gefäß ein Druckausdehnungsgefäß, insbesondere ein Membranausdehnungsgefäß, das einerseits den Druck im System zu kompensieren vermag und andererseits als Hydraulische Weiche für das Heizungswasser dient. In einer besonderen Ausführungsform weist dieses Druckausdehnungsgefäß einen Zulauf- bzw. einen Ablaufstutzen auf, um die Befüllung des Systems mit Heizungswasser und/oder den Ablauf des Heizungswassers aus dem System zu ermöglichen.
Da Umlauf-Wasserheizer in Form der bekannten Wandthermen auch mit eigenen Warmwasserspeichern ausgestattet werden, ist es vorteilhaft, diesen Speicher so zu konzipieren, daß er die Funktion der erfindungsgemäßen hydraulischen Weiche erfüllen kann. Es ist weiterhin vorteilhaft, von dem erfindungsgemäßen Gefäß neben dem Heizwassersystem auch ein Extrakreislauf zur Temperierung von Brauchwasser abzuleiten, da auch ein solcher Brauchwasserkreislauf in einer besonderen Ausführungsform mit einer eigenen dezentralen Pumpe bestückt . werden kann.
Zudem ist vorteilhaft, daß das Gefäß als Energiespeicher dient, dem auch über andere Energiequellen, wie Solarenergie oder Erdwärme, Energie zugeführt werden kann.
In der Zeichnung ist ein besonderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems gezeigt, das im folgenden näher beschrieben wird.
Die Figur zeigt ein Heizungssystem zur Temperierung eines nicht näher dargestellten Gebäudes mit zwei übereinander angeordneten Räumen, wobei in jedem Raum ein Wärmeübertragungselement in Form eines Heizkörpers 1 angeordnet ist. Die Heizkörper werden über eine Vorlaufleitung 2 mit heißem Wasser versorgt, das über eine Rücklaufleitung 3 zurückgeführt wird. Im Vorlauf eines jeden Heizkörpers ist eine dezentrale Pumpe in Form einer elektronisch geregelten Kreiselpumpe 4 angeordnet, die die Menge des in den Heizkörper strömenden Mediums reguliert. Über die Pumpen 4 wird das heiße Medium in der Vorlaufleitung 2 in Richtung des Pfeiles A und in der Rücklaufleitung 3 in Richtung des Pfeiles B gefördert.
Die Aufheizung des Mediums, in diesem Falle Heizwasser, findet in einer als Durchlauferhitzer oder Umlaufwasserheizer ausgebildeten Therme 5 statt, in der das Wasser über einen internen Kreislauf 6 über einen Gasbrenner 7 geführt wird. Innerhalb der Therme ist eine ebenfalls elektronisch gesteuerte Kreiselpumpe 8 als Ladepumpe angeordnet, die den Durchfluß des Wassers durch den internen Kreislauf (Pfeile C, D) gewährleistet.
Der interne Kreislauf und der Heizungskreislauf sind über eine hydraulische Weiche in Form eines Gefäßes 9 verbunden, das das Heizungswasser aufnimmt. Von der hydraulischen Weiche 9 führen einerseits die eine Ablaufleitung bildende Vorlaufleitung 2 und die Zulaufleitung 13 zum Durchlauferhitzer ab und münden andererseits die Rücklaufleitung 3 und die das aufgeheizte Wasser führende Ablaufleitung 14 des Durchlaufheizers.
An der hydraulischen Weiche 9 ist gleichfalls die Zu- und Ablaufleitung eines zu einem Brauchwasserspeicher führenden Kreislaufes 10 vorgesehen.
Das Gefäß 9 selber ist als Druckausdehnungsgefäß mit einer im Behälter angeordneten Membran 11 ausgebildet. Es weist außerdem einen Stutzen 12 auf, über den die Befüllung des Systems mit Wasser möglich ist und über den das System entleerbar ist.

Claims (9)

  1. Heizungs- oder Kühlsystem zur Temperierung eines Gebäudes oder eines Verkehrsmittels mit mehreren Räumen, das in den Räumen angeordnete und von einem Medium durchflossenen Wärmeübertragungselemente (1) aufweist, wobei ein aktiver Wärmeübertrager (5) das Medium auf Vorlauftemperatur temperiert und wobei einem einzelnen Raum eine separate Pumpe (4) zugeordnet ist, die ein in dem Raum befindliches Wärmeübertragungselement (1) mit dem auf Vorlauftemperatur temperierten Medium versorgt,
    gekennzeichnet durch ein Gefäß (9) zur Aufnahme des Heizoder Kühlmediums, von dem eine Vorlaufleitung (2) ausgeht und in das eine Rücklaufleitung (3) mündet, wobei der Inhalt des Gefäßes (9) unmittelbar von dem aktiven Wärmeübertrager (5) temperierbar ist und wobei das Gefäß (9) ein Druckausdehnungsgefäß ist, wobei das Gefäß (9) in den aktiven Wärmeübertrager (5), insbesondere in einer Wandtherme integriert ist.
  2. System nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (9) ein Membran-Ausdehnungsgefäß ist.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Wärmeübertrager (5) ein Umlauf-Wasserheizer ist und die Wärmeübertragungselemente Heizkörper (1) sind oder eine Wand- bzw. Bodenheizung ist.
  4. System nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (9) die Funktion einer hydraulischen Weiche hat, wobei der Inhalt des Gefäßes (9) einerseits Teil des den aktiven Wärmeübertrager (5) durchströmenden Kreislaufes und andererseits Teil des die Wärmeübertragungselemente (1) über Vorlauf- (2) und Rücklaufleitungen (3) versorgenden Kreislaufes ist.
  5. System nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Umlauf-Wasserheizer
    eine dezentral angeordnete Wandtherme ist.
  6. System nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (9) der Kessel der Wandtherme ist.
  7. System nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Wandtherme eine separate Pumpe (8) zum Betrieb des internen Thermenkreislaufes aufweist.
  8. System nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß am Gefäß (9) ein Kreislauf (10) zur Temperierung des Brauchwassers angeschlossen ist.
  9. System nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß am Gefäß (9) ein Stutzen (12) zum Zulauf oder zum Ablauf des Mediums vorgesehen ist.
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