EP2778546A1 - Heizungssystem und Nachrüstkit zur Verbesserung der Wärmeabgabe von hydraulisch unterversorgten Verbrauchem - Google Patents
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- EP2778546A1 EP2778546A1 EP14000447.4A EP14000447A EP2778546A1 EP 2778546 A1 EP2778546 A1 EP 2778546A1 EP 14000447 A EP14000447 A EP 14000447A EP 2778546 A1 EP2778546 A1 EP 2778546A1
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Classifications
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- F24D19/00—Details
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- F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D2220/00—Components of central heating installations excluding heat sources
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- F24D2220/0207—Pumps
Definitions
- the invention relates to a heating system with a central heating source and at least one central circulating pump, which conveys a heating medium from the heating source via a central flow line to a plurality of consumers, each having a local flow branch and a local return branch, wherein the heating medium from the consumers via a central return line flows back to the heating source, and wherein each consumer has a heating valve disposed in its respective flow branch.
- Heating systems of the type mentioned are typically installed in single and multi-family homes, often in homes.
- the consumers are realized by radiators or heating surfaces, which deliver the heat of the heating medium to a room.
- the heat source is located at a central point in the apartment or house, usually in a basement room, so that the flow line and return line must be routed to each of the consumers in each room.
- the consumers are connected in parallel between the flow and return line or between a outgoing from the central flow line secondary flow line and a leading to the central return line secondary return line, but also series circuits such consumers are known.
- regulating valves can be arranged in the flow branch, return branch and / or in the secondary flow lines or secondary return lines, which are then adjusted so that the consumers close to the heating source do not receive too much heating energy. If a hydraulic compensation is carried out, it is ensured that the consumers arranged close to the heating source are not over-supplied and the consumers far away are not undersupplied.
- a stationary, quasi-static hydraulic balancing is achieved when all parallel systems, for example, all heaters on a string or apartments in a building, each have the same hydraulic resistance. Practically, however, this is only possible for a single operating point of the heating system, ie at a certain default of all thermostatic control valves, ie at a certain flow rate and constant conditions. For example, the pump delivery rate, ie the pumping capacity of the central circulation pump must not fluctuate, or individual radiators must not be closed. Because in this case, the operating point of the heating system changes and it would be no longer hydraulically balanced. Therefore, the stationary hydraulic balancing takes place for a particularly critical state, namely the maximum heating load, at all Consumers are flowed through unhindered, ie their thermostatic control valves are all fully open.
- a lack of hydraulic balancing is therefore recognizable by the fact that at least one consumer, possibly even two or more remote consumers, do not get warm, while other parts of the system, in particular consumers close to the heat source, are over-supplied. This is also known as "hydraulic short circuit".
- the oversupply of consumers is not necessarily unpleasant, because the goal of heating the room air is achieved by these consumers in any case.
- the rooms heated by the hydraulically underserved consumers remain cold. To avoid this, usually the performance of the central heating water circulating pump and / or the flow temperature of the heating system is increased. However, this in turn requires other disadvantages.
- An excessive flow temperature setting of the heat source in conjunction with a high flow rate through the consumer also causes a poor control performance of the heating system and associated poor thermal comfort.
- a heating system with a central heating source (heat source) and at least one central circulating pump for conveying a heating medium from the heating source via a central flow line to a plurality of consumers proposed, each having a local flow branch and a local return branch, wherein the heating medium via a central return line from the consumers can flow back to the heating source, and each consumer has a arranged in its respective flow branch heating valve, and wherein one of the consumers, which is hydraulically undersupplied, instead of the heating valve or in addition to this arranged in its flow branch or return branch decentralized pump having.
- a retrofit kit for the retrofitting of a hydraulically undersupplied consumer in a heating system comprising a room temperature controller, an electrical assembly with a pump control electronics and a power supply, a decentralized pump, which is provided for mounting in a local flow or return branch of the consumer and a connection cable for connecting the decentralized pump to the module.
- the core idea of the invention is to install an additional decentralized pump in the flow or return of an underserved consumer.
- the rest of the heating system must not be changed, so that the invention is particularly suitable for retrofitting.
- subsequently no balancing valves must be mounted in the pipelines or the existing heating valves must be replaced by presettable thermostats.
- the decentralized pump can provide a local (decentralized) supply of hydraulic Energy can be achieved by an improvement in the flow through the flow under-powered consumer.
- the underserved load is the one which is located furthest away from the heat source with regard to the length of the supply line.
- the underserved load is the one which is located furthest away from the heat source with regard to the length of the supply line.
- two or more consumers of the heating system can be underserved or become.
- a decentralized pump can be arranged instead of the heating valve of the corresponding consumer or in addition to this in its flow branch or return branch, or be.
- Heating valves according to the invention are any actuators that can adjust the flow through the respective consumer.
- the heating valves are thermostatic control valves.
- Consumers according to the invention may be any devices that are directly or indirectly connected to the flow line and from the heating medium, i. the heat transfer medium, are flowed through, and give off the heat of the heating medium to the environment. In this sense, consumers can be radiators or heating surfaces, for example.
- Heating medium may be, for example, water or glycol.
- the decentralized pump can be used in addition to an existing heating valve at the underserved consumer, as well as in addition to this.
- the decentralized pump can be used in both Flow branch and be arranged in the return branch of the consumer. If the decentralized pump additionally installed, but it is expedient to arrange them in the return branch, because the heating valve is usually mounted in the flow. So no rebuilding measure must be taken in this regard.
- a thermostatic control valve ensures that at high heat gains in the room no unnecessary overheating takes place, in which it prevents the supply of warm heating water to the consumer.
- the pump When using a remote pump in addition to the heater valve, it should always be open to prevent the pump from working against a closed valve.
- the pump has a pressure sensor or differential pressure sensor, so that they can independently determine a closed heating valve and reduce their power or disable.
- the pump speed control electronics may be either an electronic module attached to the pump or a pump control electronics installed near the pump.
- the decentralized pump is connected to an externally arranged to this control electronics, by means of which the pump is controllable.
- the decentralized pump itself can thus be made particularly compact, so that it is easy to assemble and the consumer is not particularly noticeable.
- the control unit may preferably have a pump control electronics for controlling the decentralized pump and a power supply for the pump. This ensures that only a single cable is required to electrically power and control the distributed pump.
- the speed of the decentralized pump can either be pre-set during installation so that the power of the pump is adapted to the additionally required flow capacity of the consumer. The pump can then always be operated with this setting. Alternatively, the speed of the decentralized pump may be adjusted as needed by means of a PWM signal (pulse width modulation) provided by the control electronics Additional heating to be regulated. In this embodiment, the decentralized pump may be an electronically commutated pump that can be operated at variable speed.
- the decentralized pump is assigned a room operating unit to which a setting can be made by a user, and because of this setting transmits a specific desired value signal to the control electronics.
- the setpoint signal is merely one of the values "on / off". This means that a user can switch on and off the decentralized pump on the operating device via a corresponding operating element. In this case, the decentralized pump does not have to be controllable in its speed. This variant is particularly useful in connection with a single speed setting of the pump, which is carried out when installing the pump.
- each predefinable setpoint can correspond to a certain speed of the pump, which is set by the control electronics.
- the room control unit has no integrated temperature control.
- the room control unit may preferably be a room temperature controller.
- the decentralized pump is then assigned a room temperature controller equipped with a temperature sensor for transmitting a setpoint signal to the control electronics.
- the room temperature controller advantageously has an operating element for specifying a desired room temperature.
- This setpoint specification can be compared with the currently measured room temperature and from this a setpoint signal for the pump can be determined. This setpoint signal can then be sent to the Control electronics are transmitted, which then adjusts a certain speed at the decentralized pump.
- the room control unit may preferably be designed in the manner of a wall-hung device. This makes it possible to arrange the room temperature controller on the wall far from the decentralized pump.
- connection between the room control unit, in particular the room temperature controller and the control electronics for transmitting the setpoint signal can be done by means of connecting cable or wirelessly.
- the room control unit, in particular the room temperature controller a radio transmitter unit for transmitting the setpoint signal, which is receivable by a radio receiver unit in the control electronics or with respect to the retrofit kit from a radio receiver unit in the assembly and processed. This increases the flexibility of the arrangement of the room control unit, in particular the room temperature controller, since no cables must be laid.
- the room control unit together with the control electronics and the decentralized pump form an autonomous, non-networked unit.
- the decentralized pump is not controlled or controlled by a higher-level control unit of the heating system. Rather, said unit is completely self-sufficient in the heating system.
- the room control unit as room temperature controller together with the control electronics and the decentralized pump form an autonomous, uncrosslinked room temperature control.
- the pump control electronics, the power supply and preferably also the radio receiver unit form a compact assembly. This simplifies the assembly of these components in the field near the decentralized pump.
- the pump control electronics, the power supply and / or the radio receiver unit can each be such in terms of their shape and size that they each in a surface box or in a flush box Find space, ie can be mounted in it.
- these components can be arranged inconspicuously next to the consumer on the wall or in the wall.
- the electrical or electronic components for operating the decentralized pump and for the purpose of temperature control in particular the pump control electronics, a power supply for powering the pump and a wireless actuator as a radio receiving unit that communicates with the room temperature controller, preassembled in a housing.
- a use of a decentralized pump in a flow branch or return branch of a hydraulically undersupplied consumer in a heating system comprising a plurality of consumers, these consumers each having a heating valve and the decentralized pump in addition to or instead of the heating valve to the undersupplied Consumer is connected.
- FIG. 1 shows a section of a heating system 1, which has a central heating source, not shown, and at least one central circulating pump, not shown, for conveying a heating medium.
- the heating medium is conveyed by means of the circulation pump from the heat source via a central supply line 3 to a plurality of consumers 2, each having a local flow branch 3a and a local return branch 4a, wherein the heating medium via a central return line 4 from the consumers 2 back to the heat source can flow, and each one Consumer 2 has a arranged in its respective flow branch 3a heating valve 5, which are designed here as a thermostat control valves 5.
- the in FIG. 1 shown consumer is a radiator, which is undersupplied in the heating system. This means that it does not get really warm during normal operation of the heating system.
- the normal operation is to be understood here as such operation, in which no manipulative measures are taken, which try to prevent the undersupply of the radiator, in particular no increased flow temperature and / or no increased power is set in the circulation pump.
- one of the consumers of the heating system namely the underserved radiator 2
- the thermostatic control valve 5 is equipped with a decentralized pump 6, which is arranged in the return branch 4a of the radiator 2.
- the thermostatic control valve 5 is installed in the flow branch 3a.
- the decentralized pump 6 is connected via a cable 9 with an externally to the pump 6 arranged control electronics 7.
- the control electronics 7 is connected via a power line 10 to the power supply of 230V of the house network.
- the decentralized pump 6 is assigned a room temperature controller 8.
- a user can specify a room temperature.
- the room temperature controller contains a temperature sensor whose signal is compared with the desired setpoint temperature. Depending on the deviation of this setpoint temperature from the measured actual temperature, the room temperature controller generates a setpoint signal, which it transmits by means of its integrated radio transmission unit to a radio receiver unit 7c in the control electronics 7. This receives the setpoint signal and passes it on to pump control electronics. This generates a PWM signal as a function of the setpoint signal and forwards it via the cable 9 to the pump 6.
- FIG. 2 shows an electrical assembly with a housing in which the individual electrical components of the control electronics 7 are arranged.
- Control electronics 7 includes the aforementioned pump control electronics 7a, a power supply 7b and a radio receiver 7c.
- the pump control electronics 7a takes over the speed control of the pump 6.
- the power supply 7b is a switching power supply that provides a voltage of 24V to power the pump 6.
- the radio receiver 7c is set up for communication with the radio transmission unit of the room temperature controller 8.
- These components are designed in such a way that they can also each place in a flush box or wall box space and can be mounted in it.
- the entire assembly can be installed near the pump 6. The installation of these components can be done either surface or flush.
- the assembly 7 allows easy installation by the craftsman.
- the assembly is also simplified when the electrical or electronic components 7a, 7b, 7c are pre-assembled in a compact housing, the surface can be installed.
- the equipping or retrofitting of an undersupplied consumer 2 according to the invention by means of a small decentralized pump 6 has the advantage that the undersupply is avoided without there being an oversupply of unaffected parts of the installation. Furthermore, noises in thermostatic control valves 5 are avoided because it does not come to high differential pressures. Also, no high flow velocities in the Pipes 3, 4 necessary so that there is no flow noise in the pipes.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Heizungssystem (1) mit einer zentralen Heizquelle und wenigstens einer zentralen Umwälzpumpe zu Förderung eines Heizungsmediums von der Heizquelle über eine zentrale Vorlaufleitung (3) zu einer Vielzahl von Verbrauchern (2), welche jeweils einen lokalen Vorlaufzweig (3a) und einen lokalen Rücklaufzweig (4a) aufweisen, wobei das Heizungsmedium über eine zentrale Rücklaufleitung (4) von den Verbrauchern (2) zurück zur Heizquelle fließen kann, und wobei jeder Verbraucher (2) ein in seinem jeweiligen Vorlaufzweig (3a) angeordnetes Heizungsventil (5) aufweist. Einer der Verbraucher (2), der hydraulisch unterversorgt ist, besitzt anstelle des Heizungsventils (5) oder zusätzlich zu diesem eine in seinem Vorlaufzweig (3a) oder Rücklaufzweig (4a) angeordnete dezentrale Pumpe (6), deren Betrieb die Unterversorgung vermeidet. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Nachrüstkit mit den genannten Komponenten, zur nachträglichen Bestückung eines hydraulisch unterversorgten Verbrauchers (2).
Description
- Die Erfindung betrifft ein Heizungssystem mit einer zentralen Heizquelle und wenigstens einer zentralen Umwälzpumpe, die ein Heizungsmedium von der Heizquelle über eine zentrale Vorlaufleitung zu einer Vielzahl von Verbrauchern fördert, die jeweils einen lokalen Vorlaufzweig und einen lokalen Rücklaufzweig aufweisen, wobei das Heizungsmedium von den Verbrauchern über eine zentrale Rücklaufleitung zurück zur Heizquelle fließt, und wobei jeder Verbraucher ein in seinen jeweiligen Vorlaufzweig angeordnetes Heizungsventil aufweist.
- Heizungssysteme der genannten Gattung sind typischerweise in Ein- und Mehrfamilienhäusern, häufig auch in Wohnungen installiert. Die Verbraucher sind durch Heizkörper oder Heizflächen realisiert, die die Wärme des Heizmediums an einen Raum abgeben. Die Heizquelle ist an einem zentralen Punkt in der Wohnung oder dem Haus, meist in einem Kellerraum, angeordnet, so dass die Vorlaufleitung und Rücklaufleitung zu jedem der Verbraucher in den einzelnen Räumen geführt werden muss. In der Regel sind die Verbraucher parallel zwischen die Vorlauf- und Rücklaufleitung oder zwischen eine von der zentralen Vorlaufleitung abgehenden Nebenvorlaufleitung und einer zu der zentralen Rücklaufleitung hinführenden Nebenrücklaufleitung geschaltet, jedoch sind auch Reihenschaltungen solcher Verbraucher bekannt.
- Aufgrund dieser Linientopologie des Heizungsrohrnetzes gibt es Verbraucher, die näher an der Heizquelle angeordnet sind und solche, die weit von dieser entfernt angeordnet sind. Damit alle Verbraucher mit ausreichender Heizleistung versorgt werden können, ist ein so genannter hydraulischer Abgleich des Heizungssystems erforderlich. Hierzu können beispielsweise Strangregulierventile in den Vorlaufzweig, Rücklaufzweig und/oder in die Nebenvorlaufleitungen bzw. Nebenrücklaufleitungen angeordnet werden, die dann so eingestellt werden, dass die heizungsquellennahen Verbraucher nicht zu viel Heizenergie erhalten. Wird ein hydraulischer Ausgleich durchgeführt, ist sichergestellt, dass die nahe an der Heizungsquelle angeordneten Verbraucher nicht überversorgt und die weit entfernten Verbraucher nicht unterversorgt sind.
- Seit dem 1. April 2004 gilt in Deutschland die DIN EN 12831, wonach eine fachgerechte Planung eines Heizungssystems einschließlich einer Heizlastberechnung, Rohrnetzberechnung und Heizflächenberechnung von einem Planer erforderlich ist. Aus der Planung ergeben sich Wärmebedarf und Volumenströme. Die Verpflichtung, Heizungsrohrnetze hydraulisch abzugleichen, gilt insbesondere für Heizungssystem ohne Durchflussregelung. Ein hydraulischer Abgleich wird durch genaue Planung, Überprüfung und Einstellung bei der Inbetriebnahme der Anlage erreicht, kann jedoch auch nachträglich durchgeführt werden. Dies erfordert jedoch, dass entsprechende Armaturen im Rohrnetz vorhanden sind, insbesondere voreinstellbare Thermostatventile und/ oder Strangdifferenzdruckregler.
- Ein stationärer, quasi statischer hydraulischer Abgleich ist erreicht, wenn alle parallelen Systeme, beispielsweise alle Heizkörper an einem Strang oder Wohnungen in einem Gebäude, jeweils den gleichen hydraulischen Widerstand besitzen. Praktisch ist dies jedoch nur für einen einzigen Arbeitspunkt des Heizungssystems, d.h. bei einer bestimmten Voreinstellung aller Thermostatregelventile, also bei einer bestimmten Durchflussmenge und gleichbleibenden Bedingungen möglich. Beispielweise darf die Pumpenfördermenge, d.h. die Pumpleistung der zentralen Umwälzpumpe nicht schwanken, oder einzelne Heizkörper dürfen nicht geschlossen werden. Denn in diesem Fall ändert sich der Arbeitspunkt des Heizungssystems und es wäre schon nicht mehr hydraulisch abgeglichen. Deshalb erfolgt der stationäre hydraulische Abgleich für einen besonders kritischen Zustand, nämlich der maximalen Heizlast, bei der alle Verbraucher ungehindert durchströmt werden, d.h. deren Thermostatregelventile alle vollständig geöffnet sind.
- Fehlt der hydraulische Abgleich, so werden Verbraucher, die nahe zu Wärmequelle stehen, besser versorgt, als weiter entfernte Verbraucher, beispielsweise in oberen Stockwerken. Letztere werden nicht warm. Zusätzlich führt das Schließen eines Thermostatventils an einem heizquellennahen Verbraucher dazu, dass das rücklaufende Heizungsmedium, heißer wird. Je nach Temperaturregelung des Heizungssystems kann dies der Regelung signalisieren, dass die Heizung gestoppt werden soll. Dies führt dann dazu, dass entfernte Verbraucher überhaupt nicht mehr beheizt werden.
- Ein fehlender hydraulischer Abgleich ist somit daran erkennbar, dass wenigstens ein Verbraucher, möglicherweise auch zwei oder mehr entfernte Verbraucher nicht warm werden, während andere Anlagenteile, insbesondere die heizquellennahen Verbraucher überversorgt sind. Dies ist auch als "hydraulischer Kurzschluss" bekannt. Zwar ist die Überversorgung von Verbrauchern nicht unbedingt unangenehm, weil das Ziel der Erwärmung der Raumluft durch diese Verbraucher jedenfalls erreicht wird. Jedoch bleiben die von den hydraulisch unterversorgten Verbrauchern beheizten Räume kalt. Um dies zu vermeiden, wird meist die Leistung der zentralen Heizungswasser-Umwälzpumpe und/oder die Vorlauftemperatur des Heizungssystems erhöht. Dies bedingt jedoch wiederum andere Nachteile.
- Die höhere Leistung der zentralen Umwälzpumpe führt zu einer erhöhten Strömungsgeschwindigkeit des Heizmediums im Rohrleitungsnetz, wodurch die Rohrleitungen und die Thermostatregelventile unangenehme Geräusche abgeben. Zudem entsteht in den Thermostatventilen ein zu großer Differenzdruck, der ebenfalls zu Geräuschen führt. Aufgrund der zu hohe Differenzdrücke im Thermostatventil öffnen und schließen diese ferner nicht mehr bei der gewünschten Innentemperatur. Schließlich ist das Regelverhalten der Thermostatventile in Folge starken "Überschwingens" schlecht.
- Das Betreiben der Heizungsanlage mit einer erhöhten Vorlauftemperatur führt zu einem unnötig hohen Verbrauch von Heizenergie. Der Wirkungsgrad des Wärmeerzeugers, d.h. der Heizquelle, verschlechtert sich, da die Anlage mit zu hohen Temperaturen und stark schwankenden Volumenströmen betrieben wird. Aufgrund der erhöhten Vorlauftemperatur sind zudem auch die Rücklauftemperaturen unnötig hoch, was bei Heizungssystemen, die die moderne Brennwerttechnik einsetzen, den Nutzungsgrad erheblich verschlechtert.
- Häufig werden auch Pumpen mit zu hoher Leistung eingesetzt, die sowohl in der Anschaffung als auch im Betrieb unnötig hohe Kosten verursachen. Denn die überdimensionierte Leistung der Heizungsumwälzpumpe verursacht einen unnötig hohen Verbrauch elektrischer Energie für den Betrieb der Pumpe.
- Eine überhöhte Vorlauftemperatureinstellung der Heizquelle in Verbindung mit einer zu hohen Durchflussmenge durch die Verbraucher bewirkt zudem ein schlechtes Regelverhalten des Heizungssystems und damit verbunden einen schlechten Wärmekomfort.
- Abgesehen von den normativen und gesetzlichen Vorgaben haben wissenschaftliche Untersuchungen gezeigt, dass insbesondere im Gebäudebestand lediglich 10% aller Heizungsanlage hydraulisch abgeglichen sind. Weniger als die Hälfte der heute eingebauten Thermostatregelventile sind voreinstellbar, d.h. sind überhaupt geeignet, einen hydraulischen Abgleich durchzuführen.
- Zu beachten ist auch, dass bei Änderungen an bestehenden Heizungssystemen, beispielsweise im Rahmen von Modernisierungsarbeiten oder bei der Erweiterung von existierenden Heizungssystemen, die Durchführung eines fachgerechten hydraulischen Abgleichs nur mit hohem technischen und finanziellen Aufwand möglich ist. Insbesondere erfordert dies einen Komplettumbau des Heizungssystems inklusive des Aufstemmens von Wänden und den Austausch von Rohrleitungen, so wie den Einbau zusätzlicher Rohrleitungen und/oder die Installation zusätzlicher Regelarmaturen wie beispielsweise Strangregulierventile, auch Strangdifferenzdruckregler genannt.
- Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, um unterversorgte Verbraucher in herkömmlichen Heizungsanlagen mit genügend Heizenergie zu versorgen.
- Diese Aufgabe wird durch ein Heizungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Nachrüstkit gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Heizungssystems und des Nachrüstkits sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
- Erfindungsgemäß wird ein Heizungssystem mit einer zentralen Heizquelle (Wärmequelle) und wenigstens einer zentralen Umwälzpumpe zu Förderung eines Heizungsmediums von der Heizquelle über eine zentrale Vorlaufleitung zu einer Vielzahl von Verbrauchern vorgeschlagen, welche jeweils einen lokalen Vorlaufzweig und einen lokalen Rücklaufzweig aufweisen, wobei das Heizungsmedium über eine zentrale Rücklaufleitung von den Verbrauchern zurück zur Heizquelle fließen kann, und jeder Verbraucher ein in seinem jeweiligen Vorlaufzweig angeordnetes Heizungsventil aufweist, und wobei einer der Verbraucher, der hydraulisch unterversorgt ist, anstelle des Heizungsventils oder zusätzlich zu diesem eine in seinem Vorlaufzweig oder Rücklaufzweig angeordnete dezentrale Pumpe aufweist.
- Des Weiteren wird ein erfindungsgemäß ein Nachrüstkit zur nachträglichen Bestückung eines hydraulisch unterversorgten Verbrauchers in einem Heizungssystem vorgeschlagen, umfassend einen Raumtemperaturregler, eine elektrische Baugruppe mit einer Pumpensteuerungselektronik und einer Spannungsversorgung, eine dezentrale Pumpe, die zur Montage in einem lokalen Vorlauf- oder Rücklaufzweig des Verbrauchers vorgesehen ist, sowie ein Anschlusskabel zur Verbindung der dezentralen Pumpe mit der Baugruppe. Kerngedanke der Erfindung ist es, eine zusätzliche dezentrale Pumpe in den Vor- oder Rücklauf eines unterversorgten Verbrauchers zu installieren. Das übrige Heizungssystem muss dadurch nicht geändert werden, so dass sich die Erfindung besonders zum Nachrüsten eignet. Insbesondere müssen nachträglich keine Strangregulierventile in den Rohrleitungen montiert oder die bestehenden Heizungsventile durch voreinstellbare Thermostate ersetzt werden. Durch die dezentrale Pumpe kann eine lokale (dezentrale) Bereitstellung von hydraulischer Energie erreicht werden, indem eine Verbesserung der Durchströmung des strömungstechnisch unterversorgten Verbrauchers erfolgt.
- In der Regel ist der unterversorgte Verbraucher derjenige, der im Hinblick auf die Länge der Vorlaufleitung am weitesten von der Heizquelle entfernt angeordnet ist. Es gibt jedoch verschiedene Umstände, die eine Unterversorgung bewirken können, so dass auch Verbraucher, die nicht am weitesten entfernt angeordnet sind, unterversorgt sein können.
- Des Weiteren können auch zwei oder mehr Verbraucher des Heizungssystems unterversorgt sein bzw. werden. Auch bei diesen kann erfindungsgemäß eine dezentrale Pumpe anstelle des Heizungsventils des entsprechenden Verbrauchers oder zusätzlich zu diesem in seinem Vorlaufzweig oder Rücklaufzweig angeordnet sein, bzw. werden.
- Heizungsventile im Sinne der Erfindung sind beliebige Stellglieder, die den Durchfluss durch den jeweiligen Verbraucher einstellen können. Insbesondere handelt es sich bei den Heizungsventilen um Thermostatregelventile. Verbraucher im Sinne der Erfindung können beliebige Vorrichtungen sein, die mittelbar oder unmittelbar an die Vorlaufleitung angeschlossen und von dem Heizungsmedium, d.h. dem Wärmeträgermedium, durchflossen sind, und die die Wärme des Heizungsmediums an die Umgebung abgeben. In diesem Sinne können Verbraucher beispielsweise Heizkörper oder Heizflächen sein. Heizungsmedium kann beispielsweise Wasser oder Glykol sein.
- Die zusätzliche Anordnung einer dezentralen Pumpe am unterversorgten Verbraucher bewirkt, dass Heizmedium in den Verbraucher gesaugt wird, so dass der Durchfluss durch den Verbraucher verstärkt wird. Hierdurch wird der unterversorgte Verbraucher wieder mit genügend Heizungsmedium und damit mit genügend Wärmeenergie versorgt.
- Erfindungsgemäß kann die dezentrale Pumpe sowohl zusätzlich zu einem bestehenden Heizungsventil am unterversorgten Verbraucher verwendet werden, als auch zusätzlich zu diesem. In beiden Fällen kann die dezentrale Pumpe sowohl im Vorlaufzweig als auch im Rücklaufzweig des Verbrauchers angeordnet sein. Wird die dezentrale Pumpe zusätzlich verbaut, ist es jedoch zweckmäßig diese in den Rücklaufzweig anzuordnen, weil das Heizungsventil üblicherweise im Vorlauf montiert ist. So muss diesbezüglich keine Umbaumaßnahme ergriffen werden. Ein Thermostatregelventil sorgt dafür, dass bei hohen Wärmegewinnen im Raum keine unnötige Überwärmung stattfindet, in dem es die Zufuhr von warmem Heizungswasser zum Verbraucher unterbindet.
- Bei einer Verwendung einer dezentralen Pumpe zusätzlich zum Heizungsventil sollte dieses stets geöffnet sein, damit die Pumpe nicht gegen ein geschlossenes Ventil arbeitet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Pumpe einen Drucksensor oder Differenzdrucksensor aufweist, so dass sie ein geschlossenes Heizungsventil selbständig feststellen und ihre Leistung reduzieren oder sich deaktivieren kann.
- Bei der Elektronik zur Drehzahlregelung der Pumpe kann es sich entweder um ein an die Pumpe angebautes Elektronikmodul handeln oder um eine Pumpensteuerungselektronik, die in der Nähe der Pumpe installiert wird. Vorzugsweise ist die dezentrale Pumpe mit einer extern zu dieser angeordneten Steuerungselektronik verbunden, mittels derer die Pumpe steuerbar ist. Die dezentrale Pumpe selbst kann somit besonders kleinbauend ausgeführt werden, so dass sie einfach zu montieren ist und am Verbraucher nicht besonders auffällt.
- Die Steuerungseinheit kann bevorzugt eine Pumpensteuerungselektronik zur Ansteuerung der dezentralen Pumpe und eine Spannungsversorgung für die Pumpe aufweisen. Hiermit wird erreicht, dass nur ein einziges Kabel erforderlich ist, um die dezentrale Pumpe elektrisch zu versorgen und zu steuern.
- Die Drehzahl der dezentralen Pumpe kann entweder bei der Installation so voreingestellt werden, dass die Leistung der Pumpe an die zusätzlich benötigte Durchflussleistung des Verbrauchers angepasst ist. Die Pumpe kann dann stets mit dieser Einstellung betrieben werden. Alternativ kann die Drehzahl der dezentralen Pumpe mit Hilfe eines PWM-Signals (Pulsweitenmodulation), das von der Steuerungselektronik zur Verfügung gestellt wird, entsprechend der benötigten Zusatzheizleistung geregelt werden. In dieser Ausführung kann es sich bei der dezentralen Pumpe um eine elektronisch kommutierte Pumpe handeln, die bei veränderbarer Drehzahl betrieben werden kann.
- Es ist des Weiteren von Vorteil, wenn der dezentralen Pumpe ein Raumbediengerät zugeordnet ist, an dem von einem Nutzer eine Einstellung vorgenommen werden kann, und das aufgrund dieser Einstellung ein bestimmtes Sollwertsignal zu der Steuerungselektronik überträgt.
- In einer einfachen Ausführungsvariante dieses Raumbediengeräts handelt es sich bei dem Sollwertsignal lediglich um einen der Werte "an/aus". D.h., dass ein Nutzer die dezentrale Pumpe an dem Bediengerät über ein entsprechendes Bedienelement einschalten und ausschalten kann. In diesem Fall muss die dezentrale Pumpe in ihrer Drehzahl nicht regelbar zu sein. Diese Variante ist vor allem in Verbindung mit einer einzigen Drehzahleinstellung der Pumpe sinnvoll, die bei der Installation der Pumpe vorgenommen wird.
- Alternativ bzw. zusätzlich kann bei dem Sollwert jedoch zwischen mehreren Werten unterschieden werden. So kann beispielsweise jeder vorgebbare Sollwert einer bestimmten Drehzahl der Pumpe entsprechen, die von der Steuerungselektronik eingestellt wird.
- Bei der vorbeschriebenen einfachen Ausführungsvariante weist das Raumbediengerät keine integrierte Temperaturregelung auf. Dies ist jedoch von Vorteil. So kann das Raumbediengerät vorzugsweise ein Raumtemperaturregler sein. In diesem Fall ist dann der dezentralen Pumpe ein mit einem Temperatursensor ausgestatteter Raumtemperaturregler zur Übertragung eines Sollwertsignals an die Steuerungselektronik zugeordnet.
- Der Raumtemperaturregler besitzt vorteilhafterweise ein Bedienelement zur Vorgabe einer gewünschten Raumtemperatur. Diese Sollwertvorgabe kann mit der aktuell gemessenen Raumtemperatur verglichen und daraus ein Sollwertsignal für die Pumpe ermittelt werden. Dieses Sollwertsignal kann dann zu der Steuerungselektronik übertragen werden, die dann bei der dezentralen Pumpe eine bestimmte Drehzahl einstellt.
- Das Raumbediengerät kann vorzugsweise in der Art eines wandhängenden Gerätes ausgebildet sein. Dies ermöglicht es, den Raumtemperaturregler fernab der dezentralen Pumpe an der Wand anzuordnen.
- Die Verbindung zwischen dem Raumbediengerät, insbesondere dem Raumtemperaturregler und der Steuerungselektronik zur Übertragung des Sollwertsignals kann mittels Verbindungskabel oder kabellos erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante weist das Raumbediengerät, insbesondere der Raumtemperaturregler, eine Funksendeeinheit zur Übertragung des Sollwertsignals auf, der von einer Funkempfängereinheit in der Steuerungselektronik bzw. im Hinblick auf das Nachrüstkit von einer Funkempfängereinheit in der Baugruppe empfangbar und verarbeitbar ist. Dies erhöht die Flexibilität der Anordnung des Raumbediengeräts, insbesondere des Raumtemperaturreglers, da keine Kabel verlegt werden müssen.
- Vorzugsweise bilden das Raumbediengerät mitsamt der Steuerungselektronik und der dezentralen Pumpe eine autonome, unvernetzte Einheit. Dies bedeutet, dass die dezentrale Pumpe nicht von einer übergeordneten Steuerungseinheit des Heizungssystems kontrolliert oder gesteuert wird. Die genannte Einheit ist in dem Heizungssystem vielmehr vollständig autark. Insbesondere bilden das Raumbediengerät als Raumtemperaturregler mitsamt der Steuerungselektronik und der dezentralen Pumpe eine autonome, unvernetzte Raumtemperaturregelung.
- Vorzugsweise bilden die Pumpensteuerungselektronik, die Spannungsversorgung und vorzugsweise auch die Funkempfängereinheit eine kompakte Baugruppe. Dies vereinfacht die Montage dieser Komponenten vor Ort in der Nähe der dezentralen Pumpe.
- Die Pumpensteuerungselektronik, die Spannungsversorgung und/ oder die Funkempfängereinheit können jeweils hinsichtlich Ihrer Form und Baugröße derart beschaffen sein, dass sie jeweils in einer Aufputzdose oder in einer Unterputzdose Platz finden, d.h. darin montiert werden können. Damit können diese Komponenten unauffällig neben dem Verbraucher auf der Wand oder in der Wand angeordnet werden.
- In einer bevorzugten Ausführungsvariante sind die elektrischen bzw. elektronischen Komponenten zum Betrieb der dezentralen Pumpe und zum Zweck der Temperaturregelung, insbesondere die Pumpensteuerungselektronik, ein Netzteil zur Spannungsversorgung der Pumpe sowie ein Funkaktor als Funkempfangseinheit, der mit dem Raumtemperaturregler kommuniziert, in einem Gehäuse vormontiert. Dadurch wird der Aufwand bei der Installation der dezentralen Pumpe für den Fachhandwerker minimiert.
- Es wird des Weiteren erfindungsgemäß eine Verwendung einer dezentralen Pumpe in einem Vorlaufzweig oder Rücklaufzweig eines hydraulisch unterversorgten Verbrauchers in einem Heizungssystem vorgeschlagen, welches eine Vielzahl von Verbrauchern umfasst, wobei diese Verbraucher jeweils ein Heizungsventil aufweisen und die dezentrale Pumpe zusätzlich oder anstelle des Heizungsventils an dem unterversorgten Verbraucher angeschlossen ist.
- Weitere Merkmale und Vorteil der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1:
- Installationsbeispiel einer dezentralen Pumpe an einem unterversorgten Heizkörper einer Heizungsanlage
- Figur 2:
- Schematische Darstellung einer Steuerungselektronik
-
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Heizungssystem 1, das eine nicht dargestellte zentralen Heizquelle und wenigstens eine nicht dargestellte zentralen Umwälzpumpe zu Förderung eines Heizungsmediums aufweist. Das Heizungsmedium wird mittels der Umwälzpumpe von der Heizquelle über eine zentrale Vorlaufleitung 3 zu einer Vielzahl von Verbrauchern 2 gefördert, welche jeweils einen lokalen Vorlaufzweig 3a und einen lokalen Rücklaufzweig 4a aufweisen, wobei das Heizungsmedium über eine zentrale Rücklaufleitung 4 von den Verbrauchern 2 zurück zur Heizquelle fließen kann, und wobei jeder Verbraucher 2 ein in seinem jeweiligen Vorlaufzweig 3a angeordnetes Heizungsventil 5 aufweist, die hier als Thermostatregelventile 5 ausgebildet sind. Der inFigur 1 dargestellte Verbraucher ist ein Heizkörper, der in dem Heizungssystem unterversorgt ist. Dies bedeutet, dass er im Normalbetrieb des Heizungssystems nicht richtig warm wird. Der Normalbetrieb ist hier als solcher Betrieb zu verstehen, bei dem keine manipulativen Maßnahmen ergriffen sind, die die Unterversorgung des Heizkörpers zu verhindern versuchen, insbesondere keine erhöhte Vorlauftemperatur und/ oder keine erhöhte Leistung bei der Umwälzpumpe eingestellt ist. - Erfindungsgemäß ist einer der Verbraucher des Heizungssystems, nämlich der unterversorgte Heizkörper 2, zusätzlich zu dem Thermostatregelventil 5 mit einer dezentralen Pumpe 6 ausgerüstet, die in dem Rücklaufzweig 4a des Heizkörpers 2 angeordnet ist. Das Thermostatregelventil 5 ist im Vorlaufzweig 3a installiert.
- Die dezentrale Pumpe 6 ist über ein Kabel 9 mit einer extern zur Pumpe 6 angeordneten Steuerungselektronik 7 verbunden. Die Steuerungselektronik 7 ist über eine Netzleitung 10 mit der Spannungsversorgung von 230V des Hausnetzes verbunden.
- Der dezentralen Pumpe 6 zugeordnet ist ein Raumtemperaturregler 8. An diesem kann ein Nutzer eine Raumtemperatur vorgeben. Der Raumtemperaturregler enthält einen Temperatursensor, dessen Signal mit der gewünschten Soll-Temperatur vergleichen wird. Je nach Abweichung dieser Soll-Temperatur von der gemessenen Ist-Temperatur generiert der Raumtemperaturregler ein Sollwertsignal, welches er mittels seiner integrierten Funksendeeinheit an eine Funkempfängereinheit 7c in der Steuerungselektronik 7 überträgt. Dieser empfängt das Sollwertsignal und gibt es an eine Pumpensteuerungselektronik weiter. Diese erzeugt in Abhängigkeit des Sollwertsignals ein PWM-Signal und leitet dieses über das Kabel 9 an die Pumpe 6.
-
Figur 2 zeigt eine elektrische Baugruppe mit einem Gehäuse, in der die einzelnen elektrischen Komponenten der Steuerungselektronik 7 angeordnet sind. Steuerungselektronik 7 umfasst die bereits genannte Pumpensteuerungselektronik 7a, eine Spannungsversorgung 7b und einen Funkempfänger 7c. Die Pumpensteuerungselektronik 7a übernimmt die Drehzahlregelung der Pumpe 6. Die Spannungsversorgung 7b ist ein Schaltnetzteil, das eine Spannung von 24V zur Speisung der Pumpe 6 bereitstellt. Der Funkempfänger 7c ist zur Kommunikation mit der Funksendeeinheit des Raumtemperaturreglers 8 eingerichtet. Diese Komponenten sind derart in ihren Abmessungen ausgeführt, dass sie auch jeweils in einer Unterputzdose oder Aufputzdose Platz finden und darin montiert werden können. Die gesamte Baugruppe kann in der Nähe der Pumpe 6 installiert werden. Die Installation dieser Komponenten kann also entweder auf- oder unterputz erfolgen. - Der Raumtemperaturregler 8, die elektrische Baugruppe 7, umfassend die Pumpensteuerungselektronik 7a, die Spannungsversorgung 7b und den Funkempfänger 7c, die dezentrale Pumpe 6, die zur Montage in dem lokalen Rücklaufzweig 4a des Verbrauchers 2 vorgesehen ist, sowie das n Anschlusskabel 9 zur Verbindung der dezentralen Pumpe 6 mit der Baugruppe 7 bilden gemeinsam ein Nachrüstkit zur nachträglichen Bestückung des hydraulisch unterversorgten Verbrauchers 2 in dem Heizungssystem 1.
- Die Baugruppe 7 ermöglicht eine einfache Installation durch den Fachhandwerker. Weiter vereinfacht wird die Montage zudem, wenn die elektrischen bzw. elektronischen Komponenten 7a, 7b, 7c in einem kompakten Gehäuse vormontiert sind, das Aufputz installiert werden kann.
- Das erfindungsgemäße Ausrüsten oder Nachrüsten eines unterversorgten Verbrauchers 2 mittels einer kleinen dezentralen Pumpe 6 hat den Vorteil, dass die Unterversorgung vermieden wird, ohne dass es zu einer Überversorgung von nicht betroffenen Anlagenteilen kommt. Ferner werden Geräuschen in Thermostatregelventilen 5 vermieden, da es nicht zu hohen Differenzdrücken kommt. Auch sind keine hohen Strömungsgeschwindigkeiten in den Rohrleitungen 3, 4 nötig, so dass es nicht zu Strömungsgeräuschen in den Rohrleitungen kommt.
- Als weitere Vorteile der Erfindung sind zu nennen, dass
- ein "Aufdrücken" von Thermostatregelventilen durch hohe Differenzdrücke vermieden wird,
- das Regelverhalten von Thermostatregelventilen in nicht von der Unterversorgung betroffenen Räumen nicht negativ beeinflusst wird (Vermeidung des "Überschwingens"),
- die Betriebstemperatur der Heizungsanlage nicht erhöht zu werden braucht, wodurch Brennstoff und damit Heizenergie eingespart wird,
- die Leistung der zentralen Pumpe nicht erhöht zu werden braucht, wodurch Anschaffungskosten reduziert und ein deutlicher Mehrverbrauch von elektrischer Energie für den Betrieb der zentralen Pumpe vermieden wird,
- die Vorlauftemperatur des Wärmeerzeugers (Heizquelle) nicht erhöht werden braucht und stark schwankende hohe Volumenströme vermieden werden, wodurch der Wirkungsgrad des Wärmeerzeugers verbessert wird,
- die Rücklauftemperatur im Heizungssystem nicht unnötig erhöht wird, wodurch eine Verschlechterung des Nutzungsgrades von Geräten mit Brennwerttechnik vermieden wird.
Claims (13)
- Heizungssystem (1) mit einer zentralen Heizquelle und wenigstens einer zentralen Umwälzpumpe zu Förderung eines Heizungsmediums von der Heizquelle über eine zentrale Vorlaufleitung (3) zu einer Vielzahl von Verbrauchern (2), welche jeweils einen lokalen Vorlaufzweig (3a) und einen lokalen Rücklaufzweig (4a) aufweisen, wobei das Heizungsmedium über eine zentrale Rücklaufleitung (4) von den Verbrauchern (2) zurück zur Heizquelle fließen kann, und wobei jeder Verbraucher (2) ein in seinem jeweiligen Vorlaufzweig (3a) angeordnetes Heizungsventil (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Verbraucher (2), der hydraulisch unterversorgt ist, anstelle des Heizungsventils (5) oder zusätzlich zu diesem eine in seinem Vorlaufzweig (3a) oder Rücklaufzweig (4a) angeordnete dezentrale Pumpe (6) aufweist.
- Heizungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Pumpe (6) mit einer extern zu dieser angeordneten Steuerungselektronik (7) verbunden ist, mittels derer die Pumpe (6) steuerbar ist.
- Heizungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Raumbediengerät (8), insbesondere einen mit einem Temperatursensor ausgestatteten Raumtemperaturregler (8), zur Übertragung eines Sollwertsignals an die Steuerungselektronik (7).
- Heizungssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (7) eine Pumpensteuerungselektronik (7a) und eine Spannungsversorgung (7b) für die dezentrale Pumpe (6) aufweist.
- Heizungssystem (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Raumbediengerät (8) eine Funksendeeinheit zur Übertragung des Sollwertsignals aufweist, der von einer Funkempfängereinheit (7c) in der Steuerungselektronik (7) empfangbar und verarbeitbar ist.
- Heizungssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Raumbediengerät (8) mitsamt der Steuerungselektronik (7) und der dezentralen Pumpe (6) eine autonome, unvernetzte Einheit, insbesondere eine Raumtemperaturregelung bildet.
- Heizungssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensteuerungselektronik (7a), die Spannungsversorgung (7b) und die Funkempfängereinheit (7c) eine kompakte Baugruppe bilden.
- Nachrüstkit zur nachträglichen Bestückung eines hydraulisch unterversorgten Verbrauchers (2) in einem Heizungssystem (1), umfassend- ein Raumbediengerät (8),- eine elektrische Baugruppe (7) mit einer Pumpensteuerungselektronik (7a) und einer Spannungsversorgung (7b),- eine dezentrale Pumpe (6), die zur Montage in einem lokalen Vorlauf- oder Rücklaufzweig (4a) des Verbrauchers (2) vorgesehen ist, sowie- ein Anschlusskabel (9) zur Verbindung der dezentralen Pumpe (6) mit der Baugruppe (7).
- Nachrüstkit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Raumbediengerät (8) eine Funksendeeinheit zur Übertragung eines Sollwertsignals aufweist, und die Baugruppe (7) eine Funkempfängereinheit (7c) zum Empfang und Verarbeitung des Sollwertsignals aufweist.
- Nachrüstkit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensteuerungselektronik (7a) und die Spannungsversorgung (7b) in jeweils einer Aufputzdose oder in jeweils einer Unterputzdose montierbar ist.
- Nachrüstkit nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkempfängereinheit (7c) in einer Aufputzdose oder in einer Unterputzdose montierbar ist.
- Nachrüstkit nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Raumbediengerät (8) einen Raumtemperaturregler ist.
- Verwendung einer dezentralen Pumpe (6) in einem Vorlaufzweig (3a) oder Rücklaufzweig (4a) eines hydraulisch unterversorgten Verbrauchers (2) in einem Heizungssystem (1), welches eine Vielzahl von Verbrauchern (2) umfasst, wobei diese Verbraucher (2) jeweils ein Heizungsventil (5) aufweisen und die dezentrale Pumpe (6) zusätzlich oder anstelle des Heizungsventils (5) an dem unterversorgten Verbraucher (2) angeschlossen ist.
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