Die Erfindung betrifft eine Zentralheizung für zu beheizende
Räume gemäß der im Oberbegriff des Anspruches
1 angegebenen Art.
Die bekannten Zentralheizungen weisen im allgemeinen
eine Wärmequelle und ein Leitungssystem zum Transport
eines Wärmeträgers zu den einzelnen Räumen auf. Als
Wärmeträger wird in der Regel Wasser verwendet.
Je nach Komplexität der Heizungsanlage setzt sich das
Leitungssystem aus mehreren Teilsträngen zusammen, die
sich beispielsweise in einzelne Etagen eines mehrstöckigen
Gebäudes erstrecken. Die Teilstränge werden über
Steigleitungen versorgt.
Ein Teilstrang des Leitungssystems besteht in der Regel
aus getrennten Vor- und Rücklaufleitungen, mindestens
einer Strangsperre und mehrere jeweils parallel zueinander
geschaltete, an die Vor- und Rücklaufleitung angeschlossene
Heizstränge. Ein Heizstrang kann dabei nur
einen Heizkörper oder auch mehrere in Serie hintereinander
geschaltete Heizkörper aufweisen, die über Zu-
und Ablaufleitungen mit den Vor- und Rücklaufleitungen
des Teilstranges verbunden sind.
In der Vorlaufleitung ist zu Beginn eines jeden Teilstranges
eine Strangsperre angeordnet. Die Strangsperre
sorgt für eine gleichmäßige Wasserverteilung in den
Teilsträngen. Ungleichmäßige Durchströmung der Heizstränge
und somit der Heizkörper mit dem Wärmeträger
aufgrund z. B. großer Entfernung von der Steigleitung,
oder Reibungsverluste durch Rohrkrümmungen soll dadurch
minimiert werden.
Die Regelung oder Steuerung der gewünschten Raumtemperatur
erfolgt über die in die Heizstränge eingebrachten
Ventile, insbesondere Thermostate. Die Ventilöffnung
und somit der in die Heizstränge bzw. Heizkörper einfließende
Volumenstrom des Wärmeträgers wird über ein
drucksensitives Stellglied geregelt. Auf das Stellglied
wirkt in Schließrichtung eine Feder.
Die bekannten Zentralheizungen haben den Nachteil, dass
die eingebauten Strangsperren, abhängig von der Durchflussmenge,
unterschiedlich große Druckabfälle hervorrufen.
Die Hysterese der Ventile nimmt zu oder verschiebt
sich, insbesondere die individuelle Temperatureinstellung
der einzelnen Räume ist nicht gewährleistet.
Arbeitet die Zentralheizung im Volllastbereich, so
liegt im Leitungssystem eine hohe Fließgeschwindigkeit
des Wärmeträgers vor. Mit der hohen Fließgeschwindigkeit
des Wärmeträgers ist ein hoher Druckabfall an den
Strangsperren verbunden. Dies hat zur Folge, dass an
den Ventilen für die Steuerung des Durchflusses des
Wärmeträgers durch die Heizstränge ein geringerer Differenzdruck
anliegt, somit aufgrund der Federkraft eine
größere Differenzkraft aus Differenzdruck und Federkraft
auf das Stellglied in Schließrichtung wirkt. Das
Stellglied wird infolgedessen in Schließrichtung gedrückt,
sodass der Volumenstrom des einfließenden Wärmeträgers
abnimmt. Der dadurch bedingt verfrüht einsetzende
Ventilschluss bewirkt, dass die an den Ventilen
eingestellte/gewünschte Raumtemperatur nicht erreicht
wird. Um die gewünschte Raumtemperatur dennoch zu erhalten,
ist ein manuelles Nachregel an den Ventilen
notwendig, was mit erhöhten Energieverbrauch und steigenden
Kosten verbunden ist.
Ein ähnliches Phänomen ergibt sich für den Teillastbereich
der Zentralheizung. Aufgrund der jetzt herrschenden
geringen Fließgeschwindigkeit des Wärmeträgers ist
nur ein geringer Druckabfall an den Strangsperren zu
beobachten. Dies hat zur Folge, dass an den in die
Heizstränge eingebrachten Ventile ein höherer Druck anliegt,
somit eine geringere Differenzkraft in Schließrichtung
auf das Stellglied wirkt. Das Stellglied wird
dadurch weniger in Schließrichtung gedrückt. Aufgrund
des erhöhten Druckes schließen die Ventile zeitlich
versetzt, also bei höheren Raumtemperaturen. Dies ist
erneut mit erhöhtem Energieverbrauch und steigenden
Kosten verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentralheizung
für zu beheizende Räume gemäß der im Oberbegriff
des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden,
dass unter Vermeidung der genannten
Nachteile bei einfacher Konstruktion eine Energieeinsparung
erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen
gelöst.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch
Einstellung eines nahezu konstanten Druckniveaus im
Leitungssystem der Heizungsanlage, insbesondere an den
Ventilen, eine hohe Energieeinsparung und Senkung der
Betriebskosten möglich ist.
Nach der Erfindung ist daher jedem Heizstrang, unabhängig
von der Zahl der Heizkörper die der Heizstrang aufweist,
ein Durchlaufbegrenzer zugeordnet, der in die
Zu- oder Ablaufleitung eingebracht ist. Auf einfache
Weise kann dadurch ein konstantes Druckniveau an den
Ventilen gewährleistet werden.
Um die Konstruktion größerer Heizungsanlagen, bestehend
aus Steigleitungen und mehreren Teilsträngen, zu erleichtern,
erfolgt der Einbau der Durchlaufbegrenzer,
nunmehr ausschließlich in den Zu- und Ablaufleitungen
der Heizstränge. Die bisher verwendeten Strangsperren
erübrigen sich.
Es ist dabei unerheblich, ob ein Heizstrang nur ein
Heizkörper oder mehrere in Serie geschaltete Heizkörper
enthält. Der Einbau der Durchflussbegrenzer in den
Heizstrang kann sowohl in der Zulaufleitung, wahlweise
vor oder nach einem Ventil, als auch in der Ablaufleitung,
erfolgen.
Je nach Ausführung der Erfindung ist der Durchlaufbegrenzer
und das Ventil als eine Baueinheit ausgeführt.
Die Durchlaufbegrenzer sind so dimensioniert, dass unabhängig
von den vorliegenden Druckverhältnissen in der
Heizungsanlage und insbesondere unabhängig von der Größe,
Anzahl und Bauart der Heizkörper in einem Heizstrang
an allen Durchlaufbegrenzern ein gleich großer
Druckabfall realisiert wird.
Der Einbauort der Durchlaufbegrenzer in den einzelnen
Teilsträngen einer Heizungsanlage kann für alle Stränge
einheitlich oder auch unterschiedlich sein.
Damit eine gute Wartung der Anlage gewährleistet ist,
werden die Duchflussbegrenzer austauschbar in das Leitungsnetz
eingebracht.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die
Durchlaufbegrenzer so ausgelegt, dass unabhängig von
den vorliegenden Druckverhältnissen und insbesondere
unabhängig von der Größe, Anzahl und Bauart der Heizkörper
eines Heizstranges an allen Durchlaufbegrenzern
ein gleich großer Druckabfall realisiert wird. Dies ist
dann wichtig, wenn verschieden große Heizkörper verwendet
werden, die von unterschiedlich viel Wärmeträgern
pro Zeiteinheit durchströmt werden. Der Durchlaufbegrenzer
ist daher im Hinblick auf seine Größe in Abhängigkeit
der Größe des Heizkörpers und in Abhängigkeit
des Drucks im Leitungsnetz ausgelegt.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung
im Zusammenhang mit der Zeichnung. Es zeigen:
- Fig. 1
- ein schematisches Schaltbild einer Zentralheizung
in einem Gebäude bestehend aus mehreren
Etagen nach der Erfindung.
In Figur 1 ist schematisch ein Gebäude 2 dargestellt,
das einen Wirtschaftsraum 4 in der Kelleretage zur Aufnahme
der Wärmequelle 6 und drei beheizte Etagen 8a bis
8c umfasst, nämlich Erdgeschoß 8a, erstes Obergeschoß
8b und zweites Obergeschoß 8c. In dem Gebäude 2 sind
drei Teilstränge 12a bis 12c eingebracht, die Teil einer
Zentralheizung 10 nach der Erfindung sind. Der
Teilstrang 12a erstreckt sich im Erdgeschoß 8a, der
Teilstrang 12b im ersten Obergeschoß 8b und der Teilstrang
12c im zweiten Obergeschoß 8c.
Die Teilstränge 12a bis 12c weisen jeweils eine Vorlaufleitung
18 und eine Rücklaufleitung 20 auf, die getrennt
voneinander verlaufen. Über die Steigleitungen
14 und 16, die ebenfalls einen Vorlauf und Rücklauf
aufweisen, sind die Teilstränge 12a bis 12c mit der
Wärmequelle 6 verbunden.
In jeder beheizten Etage 8a bis 8c sind drei Heizstränge
32 bis 36 an den entsprechenden Teilstrang 12a bis
12c angeschlossen. Jeder Heizstrang 32 bis 36 ist mit
einer Zulaufleitung 24 an den Vorlauf 18 des zugeordneten
Teilstranges 12a bis 12c und einer Ablaufleitung 30
an den Rücklauf 20 des zugeordneten Teilstranges 12a
bis 12c angeschlossen. Während die ersten beiden Heizstränge
32 und 34 jeweils nur einen Heizkörper 22 aufweisen,
sind im dritten dargestellten Heizstrang 36
zwei Heizkörper 22 in Serie hintereinander angeordnet.
Die Leitungsdurchmesser der Vorlaufleitung 18 und Rücklaufleitung
20 eines Teilstranges 12a bis 12c sind identisch.
In der Zulaufleitung 24 eines jeden Heizstranges 32 bis
36 ist jeweils ein Thermostatventil 28 zur Regelung der
Raumtemperatur eingebracht.
In der Zulaufleitung 24 oder der Ablaufleitung 30 eines
jeden Heizstranges 32 ist ein Durchlaufbegrenzer 26
eingebaut. Der Einbauort der Durchlaufbegrenzer 26 in
der Zulaufleitung 24 oder der Ablaufleitung 30 eines
jeden Heizstranges 32 bis 36 ist innerhalb eines Teilstranges
12a bis 12c einheitlich, jedoch ist der Einbauort
unterschiedlich für jeden einzelnen der drei
Teilstränge 12a bis 12c. Im Teilstrang 12a ist in jedem
Heizstrang 32 bis 36 der Durchlaufbegrenzer 26 in der
Zulaufleitung 24 dem Thermostatventil 28 nachgeschaltet
und im Teilstrang 12b ist in jedem Heizstrang 32 bis 36
der Durchlaufbegrenzer 26 in der Zulaufleitung 24 dem
Thermostatventil 28 vorgeschaltet. In dem Teilstrang
12c ist in jedem Heizstrang 32 bis 36 der Durchlaufbegrenzer
26 in die Ablaufleitung 30 eingebracht und
somit dem Thermostatventil 28 und dem Heizkörper 22
bzw. den Heizkörpern 22 nachgeschaltet.
Beispielsweise bei mehrheitlich geöffneten Thermostatventilen
28 kommt es in der Zentralheizung 10 zu unterschiedlich
hohen Fließgeschwindigkeiten des Wärmeträgers.
Durch das Vorsehen der Durchlaufbegrenzer 26 in
der Zulaufleitung 24 oder Ablaufleitung 30 eines jeden
Heizstranges 32 bis 36 stellt sich im wesentlichen eine
konstante Durchflussgeschwindigkeit in der Zentralheizung
10 ein. Aufgrund der nun im wesentlichen konstanten
Durchflussgeschwindigkeiten werden Druckschwankungen
innerhalb des Leitungssystems der Zentralheizung
10, insbesondere in den Zulaufleitungen 24 und Ablaufleitungen
30 eines jeden Heizstranges 32 und somit an
den Thermostatventilen 28, vermieden. Infolgedessen
bleibt die Hysterese der Thermostatventile 28 in Bezug
zueinander unverändert. Dies hat den Vorteil, dass die
Raumtemperatur präziser geregelt wird, somit ein manuelles
Nachregeln der Raumtemperatur nicht mehr nötig
ist und folglich Energieeinsparungen erzielt werden.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sich
durch den dezentralen Einbau von Durchlaufbegrenzern in
die Zulaufleitung 24, wahlweise vor oder nach dem Thermostatventil
24, bzw. in die Ablaufleitung 30 eines jeden
Heizstranges 32 erheblich Energie sparen lässt.
Bezugszeichenliste
- 2
- Gebäude
- 4
- Wirtschaftsraum
- 6
- Wärmequelle
- 8a-8c
- Etagen
- 10
- Zentralheizung
- 12a-12c
- Teilstränge
- 14
- Steigleitung Vorlauf
- 16
- Steigleitung Rücklauf
- 18
- Vorlaufleitung eines Teilstranges
- 20
- Rücklaufleitung eines Teilstranges
- 22
- Heizkörper
- 24
- Zulaufleitung eines Heizstranges
- 26
- Durchlaufbegrenzer
- 28
- Thermostatventil
- 30
- Ablaufleitung eines Heizstranges
- 32
- erster Heizstrang
- 34
- zweiter Heizstrang
- 36
- dritter Heizstrang