EP2995868A1 - Flüssigkeitsbasiertes, geschlossenes Drucksystem mit einem ersten Flüssigkeitskreislauf und einem zweiten Flüssigkeitskreislauf - Google Patents

Flüssigkeitsbasiertes, geschlossenes Drucksystem mit einem ersten Flüssigkeitskreislauf und einem zweiten Flüssigkeitskreislauf Download PDF

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EP2995868A1
EP2995868A1 EP14184589.1A EP14184589A EP2995868A1 EP 2995868 A1 EP2995868 A1 EP 2995868A1 EP 14184589 A EP14184589 A EP 14184589A EP 2995868 A1 EP2995868 A1 EP 2995868A1
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EP
European Patent Office
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circuit
liquid
pressure
fluid circuit
printing system
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14184589.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sohrabi Firooz
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Wefers Techn Gebaudeausruestung Heizung - Lueftung - Sanitar GmbH
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Wefers Techn Gebaudeausruestung Heizung - Lueftung - Sanitar GmbH
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Publication date
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    • 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
    • F24D3/1091—Mixing cylinders
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    • F24D19/082—Arrangements for drainage, venting or aerating for water heating systems
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    • F24D3/1008—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system expansion tanks
    • F24D3/1025—Compressor controlled pressure heads

Definitions

  • the invention relates to a fluid-based, closed pressure system with a first fluid circuit and a second fluid circuit, in particular a pressure system comprising a heating circuit and a refrigeration cycle of a building.
  • Heating and cooling devices are described with a heat pump, which have two fluid circuits.
  • the fluid circuits are coupled to each other in a specific manner, wherein in each of the fluid circuits, a separate expansion vessel is provided.
  • the invention has for its object to provide a liquid-based pressure system with a first fluid circuit and a second fluid circuit available, by means of which the installation and Maintenance costs can be reduced and the printing system can still be operated safely and efficiently.
  • a fluid-based, closed pressure system comprises a first fluid circuit with a first temperature control and a second fluid circuit with a second temperature control, wherein the first fluid circuit and the second fluid circuit are connected via a connecting container such that liquid of the first fluid circuit through the connecting container in the second Liquid circuit can flow in and liquid of the second liquid circuit can flow through the connecting container in the first liquid circuit, further wherein the first liquid circuit and the second liquid circuit are connected to a shared pressure-maintaining device.
  • the term temperature control means in the present case all means that make it possible to selectively influence the temperature of the liquid in the liquid circuit, so that in the first liquid circuit and in the second liquid circuit at least within a certain portion separately influence on the temperature the respective liquid can be taken.
  • a printing system according to the invention can be inexpensively installed and maintained by sharing a pressure holding device with the additional use of a connecting container, a liquid-based printing system with a first liquid circuit and a second liquid circuit, while still ensuring safe and efficient operation.
  • a container in the sense of this disclosure, all vessels, apparatus and devices are understood in which liquids "stored” and which liquids "transported” can be. These include pipe sections.
  • a container in particular those devices are to be understood that have a larger cross section compared to lines of a printing system.
  • first liquid circuit and the second liquid circuit are connected to a shared pressure-maintaining device
  • first liquid circuit and the second liquid circuit are connected to the shared pressure-maintaining device via a single (connection) line.
  • connection the liquid circuits are already connected together before the supply of the liquid, so that only a common liquid flow of the pressure holding device is supplied.
  • the pressure holding device therefore does not have to be adapted to two different fluid circuits and designed for different temperatures, pressures or other, differing parameters.
  • An inventive pressure system can be used particularly advantageously if the first fluid circuit is a heating circuit and the second fluid circuit is a refrigeration cycle.
  • the usual temperature ranges of such a heating circuit are between 25 ° C and 90 ° C, preferably between 25 ° C and 70 ° C.
  • the usual temperature ranges of a corresponding refrigeration cycle are between 5 ° C and 20 ° C.
  • the use of a pressure system according to the invention in conjunction with a heating circuit and a refrigeration cycle is particularly advantageous when the two fluid circuits are both active, ie when both are actively tempered.
  • an air conditioner with a refrigeration cycle and a heating system with a heating circuit are sometimes operated simultaneously. If, for example, the rooms of a building first have to be heated in the morning, the heating circuit is operated. The water of the heating circuit is then heated, which causes the water in the pipes to expand. If then, in particular due to strong solar radiation on a building side, individual rooms heat beyond the desired temperature, it may be necessary and desirable that using the refrigeration cycle and an associated air conditioning, the temperature in the building is partially actively lowered again. For this purpose, the temperature of the refrigeration cycle is reduced, which causes the volume of water in the refrigeration cycle to decrease.
  • This counter-rotating water volume trend between an expansion of the water in the heating circuit on the one hand and a reduction in the volume of water in the refrigeration cycle can be used by a pressure system according to the invention with a connecting container in order to achieve at least partial compensation.
  • the volume of a pressure holding device of a pressure system according to the invention can therefore be smaller than the sum of the volumes of two pressure holding devices that would be used in a separate heat cycle and refrigeration cycle.
  • the first fluid circuit has a higher temperature than the second fluid circuit, wherein the first fluid circuit is connected at a higher position to the connecting container than the second fluid circuit.
  • the connecting container of a pressure system essentially serves as a buffer memory, which should exploit any synergy effects between the first fluid circuit and the second fluid circuit, if such are present.
  • the volume of the connection container is preferably chosen smaller than the volume of the pressure-holding device.
  • the volume of the connection container is at most 50 percent of the volume of the expansion vessel. More preferably, the volume is at most 30 percent and more preferably at most 20 percent of the volume of the expansion vessel.
  • the volume of the connection container can also be designed with respect to the expansion volume of systems of a pressure system according to the invention. This can be in particular heating systems and / or refrigeration systems.
  • the volume of the connecting container is at most 50 percent of the maximum expansion volume of the system, more preferably at most 30 percent and particularly preferably at most 20 percent of the maximum expansion volume of the system. Decisive for this reference is the expansion volume of that system whose expansion volume is greatest when multiple systems are connected to the pressure system according to the invention, in particular a heating system and a refrigeration system.
  • the expansion volume of a heating system is defined as the difference between the maximum (permissible) water volume in the heating system during normal operation and the minimum (permissible) volume of water in the heating system during normal operation.
  • the reference value for the abovementioned system of the pressure system according to the invention is the greater of these two values, i. 500 l.
  • thermal layers within a connecting container is particularly favored when the height of the connecting container is greater than the length and the width or the diameter, wherein in the case of a non-cylindrical basic shape of the connecting container of the respective larger or largest value of the length or width should be decisive.
  • the connection container has an upper connection for a first liquid circuit and a lower connection for a second liquid circuit.
  • the upper connection usually serves for the liquid circulation with the higher temperature.
  • the formation of thermal layers is particularly favored if the height of the connection container is at least twice the length and / or width or the diameter. Particularly preferably, the height of the connection container is at least three times the length and / or width or the diameter.
  • At least one-in particular horizontally disposed-separating element which divides the connecting container into an upper region and a lower region, by providing at least one Studentsströmelements that the Upper area connects to the lower area, large-scale flows in the vertical direction between the upper area and the lower area to be controlled selectively.
  • Particularly suitable as overflow elements are passage openings or transfer passages, bypass pipes or flow pipes firmly connected to the separating element.
  • Such overflow elements are intended in particular to counteract complete mixing by flows within the connection container. In this regard, it is preferred in particular if, owing to the formation of an overflow element, the influence of a flow taking place between the upper and the lower region on thermal layers which have already formed is as small as possible.
  • a plurality of separating elements can be arranged in the connecting container of a printing system according to the invention.
  • a connection is arranged above the upper separating element and a connection below the lower separating element
  • a calming region can thus be produced, for example, between the separating elements.
  • Such a calming area can counteract (vertical) flows within the connecting tank over greater heights.
  • connection lines to the first fluid circuit, to the second fluid circuit, to any further fluid circuits and / or the overflow element have predominantly horizontal outlet areas extending in the connection container. In this case results in a predominantly horizontal flow within the connecting container and thus a low mixing of the liquids in the vertical direction.
  • the sum of the cross-sectional areas of all the overflow elements is at most 10 times (and in an improved variant at most 5 times) the cross-sectional area of the connection cross-section to the first fluid circuit or to the second fluid circuit. It serves as a basis for determining the respective larger of the two connection cross-sections of the first fluid circuit and the second fluid circuit. With more than two connection cross-sections, the basis for the determination is the largest of all existing connection cross-sections.
  • the sum of the cross-sectional areas of all the overflow elements is at most three times and more preferably at most twice the cross-sectional area of the connection cross-section to the first fluid circuit or to the second fluid circuit.
  • the sum of the cross-sectional areas of all overflow elements is at most the same size as the cross-sectional area of the connection cross-section to the first fluid circuit or to the second fluid circuit.
  • the cross section size DN 40 is decisive. If there is a third connection cross section with the size DN 65, the cross section size DN 65 is decisive.
  • the separating element within the connecting container in the vertical direction displaceable is arranged.
  • a shift can be provided either manually by a user, for example, to adjust the size of the upper portion of the connecting container and the lower portion of the connecting container individually.
  • the separating element is arranged displaceable in the vertical direction such that a displacement of the separating element can be effected by a flow movement of the liquid in the connecting container.
  • a device for venting and / or a device for emptying are provided on the connection container.
  • Such a design of the connection container can be advantageous in particular for separate maintenance work on the connection container or an exchange of the connection container.
  • a device for venting is preferably arranged on the upper side of a connection container, a device for emptying is preferably arranged on the underside of the connection container.
  • the target pressure in the first fluid circuit and the target pressure in the second fluid circuit are exactly the same.
  • a pressure system according to the invention has been developed in particular for the connection of heat circuits and refrigeration circuits within a building.
  • the target pressure in the first fluid circuit and the target pressure in the second fluid circuit are preferably at most 40 bar, more preferably at most 16 bar.
  • a target pressure of 16 bar skyscrapers with a building height of 10 to 150 meters can easily be supplied from one level (usually from the basement or ground floor) become.
  • a nominal pressure of no more than 10 bar, of a maximum of 6 bar or even 3 bar is sufficient.
  • pressure-retaining devices are understood in particular as membrane expansion vessels and pump-controlled or compressor-controlled pressure maintenance plants.
  • the invention also includes printing systems with more than two different temperature circuits, which are coupled to each other via a common connection container, that they can share the same pressure holding device, in particular two different temperature heating circuits, two different temperature refrigeration circuits and / or a combination of on or a plurality of different temperature heating circuits and one or more, different temperature refrigeration circuits.
  • a further pressure-retaining device and / or degassing device is connected to the first fluid circuit or to the second fluid circuit independently of the shared pressure-retaining device.
  • a pressure maintenance can be done so far for both fluid circuits via a connected only with a liquid circuit dessert device. It is also possible to degas both circuits via only one degassing device, wherein such degassing preferably takes place via the heating circuit, since in a heating circuit temperature-dependent usually a stronger gas formation takes place within the fluid circuit.
  • FIG. 1 1 shows a first embodiment of a fluid-based, closed pressure system 10 having a first fluid circuit 12 and a second fluid circuit 14.
  • the fluids of the first fluid circuit 12 and the second fluid circuit 14 are water.
  • the first fluid circuit 12 is a refrigeration circuit 16.
  • the second fluid circuit 14 is a heating circuit 18.
  • the refrigeration circuit 16 includes a flow 20 and a return 22, which are referred to below as the cooling flow 20 and as cold return 22.
  • the heating circuit 18 comprises a supply line 24 and a return line 26, which are referred to below as the heating flow 24 and the heating return 26, respectively.
  • the temperature in the refrigeration return 22 is usually between 10 ° C and 22 ° C.
  • the temperature in the heating flow 24 is usually between 25 ° C and 90 ° C, usually 40 ° C to 90 ° C.
  • the temperature in the heating return 26 is usually 22 ° C to 70 ° C, usually 30 ° C to 70 ° C.
  • a connecting line 28 leads directly to a connecting container 30. From the cold return 22 another connecting line 32 leads to a connection point 34 with another connecting line 36.
  • the connecting line 36 also leads directly to the connecting container 30 and on the other hand to a pressure compensating device 38 serving as a diaphragm expansion tank 40.
  • the connecting line 36 also has fluid connections to a safety valve 42 and a pressure gauge 44 on.
  • the safety valve 42 serves to protect all lines of the printing system 10 from bursting, provided that the pressure within the lines should increase sharply, for example, due to a failure of the membrane surge tank 40. By means of the manometer 44, the currently prevailing pressure in the printing system 10 can be read by operating personnel.
  • the additional volume required by the serving as a pressure holding device 38 diaphragm expansion tank 40 recorded.
  • a membrane 50 installed in the membrane compensating vessel 40 bulges as in FIG FIG. 1 schematically illustrates and compresses a trapped above the membrane 50 gas.
  • the gas is nitrogen. If the volume of the first fluid circuit 12 and / or the second fluid circuit 14 decreases again, in particular due to a reduction in the temperature of the water flowing in the fluid circuit, the membrane 50 is pushed down by the nitrogen, so that the pressure in the pressure system 10 as a whole preserved.
  • the connecting container 30 has special functional advantages in particular if a volumetric expansion takes place simultaneously in the first fluid circuit 12 and a volume reduction occurs in the second fluid circuit 14 or if a volume reduction occurs in the first fluid circuit 12 and a volumetric expansion takes place in the second fluid circuit 14 at the same time. If the volumetric expansion in one fluid circuit 12 precisely compensates for the reduction in volume in the other fluid circuit 14, water can pass directly from one fluid circuit 12 into the other fluid circuit 14 by direct overflow of water.
  • a separating element 52 is disposed in the connecting container 30.
  • the separating element 52 divides the connecting container 30 into an upper region 54 and a lower region 56.
  • a passage opening 60 is centrally provided in the separating element 52.
  • the connecting line 28 leads into the upper region 54 of the connecting container 30.
  • the connecting line 36 leads into the lower region 56 of the connecting container 30.
  • the mouth regions 62, 64 of the connecting line 28 and the connecting line 36 in the connecting containers 30 extend in the in FIG. 1 shown embodiment horizontally.
  • a vent opening 66 is provided, which can be opened as needed.
  • FIGS. 2 to 5 embodiments of printing systems 10 according to the invention described, wherein for identical or at least functionally identical elements, the same reference numerals as in FIG. 1 be used. Unless otherwise described, it is to be understood that the elements shown identically and / or provided with identical reference numerals with the elements FIG. 1 are identical.
  • the connecting line 36 is connected to a further connecting line 68.
  • This connection line 68 leads to an automatic dessert device 70 with a control unit 72 and an upstream softening cartridge 74.
  • water from a drinking water line can be filled into the closed pressure system 10 in order to increase the pressure in the system to a value predetermined in the control unit hold. This is necessary, in particular, when the membrane expansion vessel 40 provided as a pressure-holding device 38 is not able to maintain a predetermined pressure in the printing system 10.
  • a so-called compressor-controlled pressure maintenance system (DHA) 76 is provided with a primary vessel 78, a control unit 72 connected to the primary vessel 78, and a compressor 102 connected to the primary vessel 78.
  • the control unit 72 is further connected to an automatic dessert device 70, which, as shown in FIG. 2 illustrated embodiment via a connecting line 68 and an upstream softening cartridge 74 is connected to the connecting line 36.
  • FIGS. 4 and 5 shown embodiments of the in FIG. 1 illustrated first embodiment of a printing system 10 according to the invention.
  • a path-leading connecting line 80 and a feeding connecting line 82 were connected to the heating return line 26.
  • the feeding connection line 82 leads to a pump-controlled pressure maintenance system (DHA) 84 with a control unit 72 and a pump unit 86.
  • DHA pump-controlled pressure maintenance system
  • the connecting line 80 first in a non-pressurized base vessel 88 and only from this unpressurised base vessel 88 to the pump-controlled pressure holding system (DHA) 84.
  • DHA pump-controlled pressure holding system
  • an automatic dessert device 70 with an upstream softening cartridge 74 is arranged.
  • the arrangement shown is first tried to maintain the pressure in the pressure system 10 via the pump-controlled pressure maintenance system (DHA) 84.
  • DHA pump-controlled pressure maintenance system
  • the water supply in the vessel drops, optionally additionally via the automatic dessert device 70 filled water from a drinking water pipe into the pressure system 10, to the pressure in the pressure system 10 at a predetermined target pressure to keep.
  • the arrangement of the non-pressurized primary vessel 88 makes it possible to partially degas the water, which is passed through the connection line 80 to the pump-controlled pressure maintenance system (DHA) 84 and via the connecting line 82 back into the heating return line 26.
  • DHA pump-controlled pressure maintenance system
  • the connecting line 80 leads directly to a degassing unit 90 with a pump unit 86 and a control unit 72. Also in this embodiment, an automatic dessert device 70 with an upstream softening cartridge 74 is additionally provided. At the in FIG. 5 As shown embodiment takes place almost complete degassing in the degassing 90. For this purpose, the water withdrawn from the heating return line 26 via the connecting line 80 is conducted completely through the degassing unit 90 and returned to the heating return line 26 via the connecting line 82 only after degassing.
  • the performance of systems with a pressure system according to the structure as in the FIGS. 1 and 2 Usually, 1-1,000 kW, the performance of facilities that are equipped with a pressure system according to the structure as in FIG. 3 is usually 100-2,0000 kW, and the performance of facilities that use a printing system as in the FIGS. 4 and 5 shown are usually 150 kW-60 MW.
  • FIG. 6 shows different variants a) - e) of a connecting container 30 of a pressure system 10 according to the invention.
  • a separating element 52 is arranged in the connecting container 30, which separates the connecting container 30 into an upper region 54 and a lower region 56.
  • connection lines 28 and 36 respectively laterally to the connecting container 30 are connected.
  • connection lines 28, 36 can also be introduced from above into the upper region 54 of the connection container 30 or from below into the lower region 56 of the connection container 30.
  • the introduction of a connecting line 28 from above into the upper region 54 of a connecting container 30 has the advantage that the connecting line 28 can also be used in this case for complete ventilation of the connecting container 30.
  • the connection of a connecting line 36 from below into a lower region 56 of the connecting container 30 has the advantage that the connecting line 36 can also be used in this case for the complete emptying of a connecting container 30.
  • the separating element 52 is designed as a perforated plate, wherein the openings in the perforated plate in FIG. 6 are not shown.
  • the separating element 52 with a single, centrally disposed passage opening 60 (as in the FIGS. 1 to 5 shown).
  • the separating plate 52 completely separates the upper region 54 of the connecting container 30 from the lower region 56 of the connecting container 30.
  • a connecting tube 92 is provided in this embodiment.
  • the connecting pipe 92 has a nominal diameter (DN) of 15.
  • connection container 30 has a cylindrical base body with a flat bottom surface 94 and a flat top surface 96.
  • the bottom surface 94 and the top surface 96 of the in FIGS. 6c), 6d) and 6e ) embodiments are designed as a so-called dished bottom.
  • FIGS. 6c), 6d) and 6e ) embodiments have over it In addition, a drain opening 98 and a vent opening 100 on.
  • the height h of the connecting containers 30 is always at least 2.5 times the diameter d. All embodiments shown have a cylindrical basic shape.
  • FIG. 6f a further embodiment of a connecting container 30 is shown which essentially corresponds to the embodiment FIG. 6d ) corresponds.
  • two separating elements 52 are provided so that in addition to an upper portion 54 and a lower portion 56 is still a middle calming area 104 is present.
  • a plurality of passage openings 60 are provided as overflow elements 58 in both separating elements 52.
  • FIG. 6g a further embodiment of a connecting container 30 is shown which essentially corresponds to the embodiment FIG. 6f ) corresponds. Additionally, at the in FIG. 6g In the embodiment shown, three further connecting lines 106, 108, 110 are provided, so that a total of five different liquid circuits can be connected to one another with this connecting container 30 in this embodiment in order to share a single pressure holding device.
  • the heating circuit 18 is connected to a heating system with a capacity of 1,000 kW.
  • the membrane expansion vessel 40 has a size (total internal volume of the expansion vessel) of 1,000 liters.
  • the connection tank 30 has a capacity of 100 liters. The capacity of the connecting container 30 is thus 10 percent of the size of the membrane expansion vessel 40.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein flüssigkeitsbasiertes, geschlossenes Drucksystem mit einem ersten Flüssigkeitskreislauf und einem zweiten Flüssigkeitskreislauf, insbesondere ein Drucksystem umfassend einen Heizkreislauf und einen Kältekreislauf eines Gebäudes. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flüssigkeitsbasiertes Drucksystem mit einem ersten Flüssigkeitskreislauf und einem zweiten Flüssigkeitskreislauf zur Verfügung zu stellen, mittels welchem die Installations- und Wartungskosten reduziert werden können und das Drucksystem dennoch sicher und effizient betrieben werden kann. Ein erfindungsgemäßes flüssigkeitsbasiertes, geschlossenes Drucksystem umfasst einen ersten Flüssigkeitskreislauf (12) mit einer ersten Temperatursteuerung sowie einen zweiten Flüssigkeitskreislauf (14) mit einer zweiten Temperatursteuerung. Dabei sind der erste Flüssigkeitskreislauf (12) und der zweite Flüssigkeitskreislauf (14) über einen Verbindungsbehälter (30) derart miteinander verbunden, dass Flüssigkeit des ersten Flüssigkeitskreislaufs (12) durch den Verbindungsbehälter (30) in den zweiten Flüssigkeitskreislauf (14) hineinströmen und Flüssigkeit des zweiten Flüssigkeitskreislaufs (14) durch den Verbindungsbehälter (30) in den ersten Flüssigkeitskreislauf (12) hineinströmen kann, wobei der erste Flüssigkeitskreislauf (12) und der zweite Flüssigkeitskreislauf (14) ferner an eine gemeinsam genutzte Druckhaltevorrichtung (38) angeschlossen sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein flüssigkeitsbasiertes, geschlossenes Drucksystem mit einem ersten Flüssigkeitskreislauf und einem zweiten Flüssigkeitskreislauf, insbesondere ein Drucksystem umfassend einen Heizkreislauf und einen Kältekreislauf eines Gebäudes.
  • Aus DE 20 2009 017 577 U1 sind Heiz- und Kühleinrichtungen mit einer Wärmepumpe beschrieben, die zwei Fluidkreisläufe aufweisen. Die Fluidkreisläufe sind auf eine spezielle Art und Weise miteinander gekoppelt, wobei in jedem der Fluidkreisläufe ist ein separates Ausdehnungsgefäß vorgesehen ist.
  • In DE 10 2004 014 943 A1 ist ein Wärmezentrum für eine Wohnung beschrieben, das für zwei verschiedene Kreisläufe zwei verschiedene, als Druckausgleichsbehälter bezeichnete Ausdehnungsgefäße umfasst.
  • Aus dem Artikel "Ausdehnungsgefäße in Heizungsanlagen" aus IKZ-Haustechnik, Ausgabe 21/1999, Seite 66 ff., abrufbar unter http://www.ikz.de/1996-2005/1999/21/9921066.php, sind Druckausdehnungsgefäße bekannt, die für zwei verschiedene Kreisläufe nutzbar sind. Diese Ausdehnungsgefäße umfassen zwei unabhängig voneinander arbeitende Druckräume, die in ein Gehäuse integriert sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flüssigkeitsbasiertes Drucksystem mit einem ersten Flüssigkeitskreislauf und einem zweiten Flüssigkeitskreislauf zur Verfügung zu stellen, mittels welchem die Installations-und Wartungskosten reduziert werden können und das Drucksystem dennoch sicher und effizient betrieben werden kann.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Ein erfindungsgemäßes flüssigkeitsbasiertes, geschlossenes Drucksystem umfasst einen ersten Flüssigkeitskreislauf mit einer ersten Temperatursteuerung sowie einen zweiten Flüssigkeitskreislauf mit einer zweiten Temperatursteuerung, wobei der erste Flüssigkeitskreislauf und der zweite Flüssigkeitskreislauf über einen Verbindungsbehälter derart miteinander verbunden sind, dass Flüssigkeit des ersten Flüssigkeitskreislaufs durch den Verbindungsbehälter in den zweiten Flüssigkeitskreislauf hineinströmen und Flüssigkeit des zweiten Flüssigkeitskreislaufs durch den Verbindungsbehälter in den ersten Flüssigkeitskreislauf hineinströmen kann, wobei ferner der erste Flüssigkeitskreislauf und der zweite Flüssigkeitskreislauf an eine gemeinsam genutzte Druckhaltevorrichtung angeschlossen sind. Mit der Bezeichnung Temperatursteuerung sind im vorliegenden Fall sämtliche Mittel gemeint, die es ermöglichen, gezielt Einfluss auf die Temperatur der Flüssigkeit in den Flüssigkeitskreislauf zu nehmen, so dass in dem ersten Flüssigkeitskreislauf und in dem zweiten Flüssigkeitskreislauf zumindest innerhalb eines gewissen Teilbereichs separat Einfluss auf die Temperatur der jeweiligen Flüssigkeit genommen werden kann. Mit einem erfindungsgemäßen Drucksystem kann durch gemeinsame Nutzung einer Druckhaltevorrichtung unter zusätzlicher Verwendung eines Verbindungsbehälters ein flüssigkeitsbasiertes Drucksystem mit einem ersten Flüssigkeitskreislauf und einem zweiten Flüssigkeitskreislauf kostengünstig installiert und gewartet werden, wobei dennoch ein sicherer und effizienter Betrieb gewährleistet ist. Als Behälter im Sinne dieser Offenbarung werden sämtliche Gefäße, Apparate und Vorrichtungen verstanden, in welchen Flüssigkeiten "gelagert" und durch welche Flüssigkeiten "transportiert" werden können. Dazu zählen auch Rohrabschnitte. Als Behälter sind insbesondere solche Vorrichtungen zu verstehen, die einen im Vergleich zu Leitungen eines Drucksystems einen größeren Querschnitt aufweisen.
  • Mit dem Merkmal, dass der erste Flüssigkeitskreislauf und der zweite Flüssigkeitskreislauf an eine gemeinsam genutzte Druckhaltevorrichtung angeschlossen sind, ist insbesondere gemeint, dass der erste Flüssigkeitskreislauf und der zweite Flüssigkeitskreislauf über eine einzige (Verbindung-)Leitung an die gemeinsam genutzte Druckhaltevorrichtung angeschlossen sind. In diesem Fall sind die Flüssigkeitskreisläufe bereits vor der Zuführung der Flüssigkeit zusammengeschaltet, so dass nur ein gemeinsamer Flüssigkeitsstrom der Druckhaltevorrichtung zugeführt wird. Die Druckhaltevorrichtung muss daher nicht an zwei verschiedene Fluidkreisläufe angepasst und für verschiedene Temperaturen, Drücke oder sonstige, sich unterscheidende Parameter ausgelegt sein.
  • Ein erfindungsgemäßes Drucksystem kann besonders vorteilhaft genutzt werden, wenn der erste Flüssigkeitskreislauf ein Heizkreislauf ist und der zweite Flüssigkeitskreislauf ein Kältekreislauf ist. Dies gilt insbesondere für Heizkreisläufe und Kältekreisläufe, bei welchen als Flüssigkeit Wasser zum Einsatz kommt und welche für die Versorgung eines Gebäudes mit Wärme bzw. Kälte dienen. Die üblichen Temperaturbereiche eines solchen Heizkreislaufes liegen zwischen 25°C und 90°C, vorzugsweise zwischen 25°C und 70°C. Die üblichen Temperaturbereiche eines entsprechenden Kältekreislaufs liegen zwischen 5°C und 20°C. Der Einsatz eines erfindungsgemäßen Drucksystems in Verbindung mit einem Heizkreislauf und einem Kältekreislauf ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die beiden Flüssigkeitskreisläufe beide aktiv sind, d.h. wenn beide aktiv temperiert werden. Dies kommt insbesondere in Übergangszeiten, wenn während eines Tages phasenweise geheizt und gleichzeitig oder zeitlich kurz darauffolgend gekühlt wird. In diesem Fall werden teilweise gleichzeitig eine Klimaanlage mit einem Kältekreislauf und eine Heizanlage mit einem Heizkreislauf betrieben. Wenn beispielsweise die Räume eines Gebäudes morgens zunächst aufgeheizt werden müssen, wird der Heizkreislauf betrieben. Das Wasser des Heizkreislaufs wird dann erwärmt, was dazu führt, dass sich das Wasser in den Leitungen ausdehnt. Wenn sich dann, insbesondere aufgrund starker Sonneneinstrahlung auf einer Gebäudeseite, einzelne Räume über die gewünschte Temperatur hinaus aufheizen, kann es erforderlich und gewünscht sein, dass mithilfe des Kältekreislaufs und einer damit verbundenen Klimaanlage die Temperatur in dem Gebäude teilweise wieder aktiv abgesenkt wird. Dazu wird die Temperatur des Kältekreislaufs reduziert, was dazu führt, dass das Volumen des Wassers in dem Kältekreislauf sich verringert. Dieser gegenläufige Wasser-Volumentrend zwischen einer Ausdehnung des Wassers in dem Heizkreislauf einerseits und einer Verringerung des Volumens des Wassers in dem Kältekreislauf kann durch ein erfindungsgemäßes Drucksystem mit einem Verbindungsbehälter genutzt werden, um eine zumindest teilweise Kompensation zu erzielen. Dies wiederum führt zu einer Entlastung der Druckhaltevorrichtung des Drucksystems, da das insgesamt auszugleichende Volumen und damit das von der Druckhaltevorrichtung auszugleichende Volumen verringert wird. Das Volumen einer Druckhaltevorrichtung eines erfindungsgemäßen Drucksystems kann daher kleiner sein als die Summe der Volumina von zwei Druckhaltevorrichtungen, die bei separatem Wärmekreislauf und Kältekreislauf eingesetzt würden.
  • In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucksystems weist der erste Flüssigkeitskreislauf eine höhere Temperatur auf als der zweite Flüssigkeitskreislauf, wobei der erste Flüssigkeitskreislauf an einer höheren Position an dem Verbindungsbehälter angeschlossen ist als der zweite Flüssigkeitskreislauf. Durch eine derartige Ausbildung des Verbindungsbehälters eines erfindungsgemäßen Drucksystems kann man sich den Effekt zunutze machen, dass sich innerhalb eines Verbindungsbehälters - insbesondere bei einer speziellen geometrischen Ausbildung eines solchen Verbindungsbehälters - über die Höhe des Verbindungsbehälters thermische Schichten ausbilden. Durch eine wie vorstehend beschriebene Wahl der Anschlüsse an dem Verbindungsbehälter können daher thermische Verluste zwischen dem ersten Flüssigkeitskreislauf und dem zweiten Flüssigkeitskreislauf reduziert werden.
  • Der Verbindungsbehälter eines erfindungsgemäßen Drucksystems dient im Wesentlichen als Pufferspeicher, welcher etwaige Synergieeffekte zwischen dem ersten Flüssigkeitskreislauf und dem zweiten Flüssigkeitskreislauf ausnutzen soll, sofern solche vorhanden sind. Das Volumen des Verbindungsbehälters wird aus diesem Grund vorzugsweise kleiner gewählt als das Volumen der Druckhaltevorrichtung. Vorzugsweise beträgt das Volumen des Verbindungsbehälters maximal 50 Prozent des Volumens des Ausdehnungsgefäßes. Weiter bevorzugt beträgt das Volumen maximal 30 Prozent und besonders bevorzugt maximal 20 Prozent des Volumens des Ausdehnungsgefäßes.
  • Das Volumen des Verbindungsbehälters kann auch in Bezug auf das Ausdehnungsvolumen von Anlagen eines erfindungsgemäßen Drucksystems ausgelegt werden. Dies können insbesondere Heizungsanlagen und/oder Kälteanlagen sein. Vorzugsweise beträgt das Volumen des Verbindungsbehälters maximal 50 Prozent des maximalen Ausdehnungsvolumens der Anlage, weiter bevorzugt maximal 30 Prozent und besonders bevorzugt maximal 20 Prozent des maximalen Ausdehnungsvolumens der Anlage. Maßgeblich für diese Bezugsgröße ist das Ausdehnungsvolumen derjenigen Anlage, deren Ausdehnungsvolumen am größten ist, wenn mehrere Anlagen mit dem erfindungsgemäßen Drucksystem verbunden sind, insbesondere eine Heizungsanlage und eine Kälteanlage. Das Ausdehnungsvolumen einer Heizungsanlage ist definiert als die Differenz zwischen dem bei bestimmungsgemäßen Betrieb maximal (zulässigen) Wasservolumen in der Heizungsanlage und dem bei bestimmungsgemäßen Betrieb minimal (zulässigen) Wasservolumen in der Heizungsanlage. Ist ein erfindungsgemäßes Drucksystem beispielsweise mit einer Heizungsanlage und eine Kälteanlage verbunden und ist das maximale Ausdehnungsvolumen der Heizungsanlage 500 l und das maximal Ausdehnungsvolumen der Kälteanlage 250 I, so ist die Bezugsgröße für die oben genannte Anlage des erfindungsgemäßen Drucksystems der größere dieser beiden Werte, d.h. 500 l.
  • Die Ausbildung thermischer Schichten innerhalb eines Verbindungsbehälters wird besonders begünstigt, wenn die Höhe des Verbindungsbehälters größer ist als die Länge und die Breite bzw. der Durchmesser, wobei im Falle einer nicht zylindrischen Grundform des Verbindungsbehälters der jeweils größere bzw. größte Wert der Länge bzw. Breite maßgeblich sein soll. Alternativ oder in Ergänzung hierzu weist der Verbindungsbehälter einen oberen Anschluss für einen ersten Flüssigkeitskreislauf und einen unteren Anschluss für einen zweiten Flüssigkeitskreislauf auf. Dabei dient der obere Anschluss üblicherweise für den Flüssigkeitskreislauf mit der höheren Temperatur. Die Ausbildung thermischer Schichten wird besonders begünstigt, wenn die Höhe des Verbindungsbehälters mindestens das Zweifache der Länge und/oder Breite bzw. des Durchmessers beträgt. Besonders bevorzugt ist die Höhe des Verbindungsbehälters mindestens das Dreifache der Länge und/oder Breite bzw. des Durchmessers.
  • Wenn bei einem erfindungsgemäßen Drucksystem in dem Verbindungsbehälter zwischen dem oberen Anschluss und dem unteren Anschluss mindestens ein-insbesondere horizontal angeordnetes - Trennelement angeordnet ist, das den Verbindungsbehälter in einen oberen Bereich und einen unteren Bereich teilt, können durch das Vorsehen mindestens eines Überströmelements, das den oberen Bereich mit dem unteren Bereich verbindet, großflächige Strömungen in Hochrichtung zwischen dem oberen Bereich und dem unteren Bereich gezielt gesteuert werden. Als Überströmelemente eignen sich insbesondere in dem Trennelement selbst ausgebildete Durchgangsöffnungen oder Überströmkanäle, Bypassrohre oder mit dem Trennelement fest verbundene Strömungsrohre. Solche Überströmelemente sollen insbesondere einer vollständigen Durchmischung durch Strömungen innerhalb des Verbindungsbehälters entgegenwirken. Bevorzugt ist es diesbezüglich insbesondere, wenn aufgrund der Ausbildung eines Überströmelements der Einfluss einer zwischen dem oberen und dem unteren Bereich stattfindenden Strömung auf thermische Schichten, die sich bereits ausgebildet haben, möglichst gering ist.
  • Es können auch mehrere Trennelemente in dem Verbindungsbehälter eines erfindungsgemäßen Drucksystems angeordnet sein. Bei einer Anordnung von zwei Trennelementen und zwei Anschlüssen, wobei ein Anschluss oberhalb des oberen Trennelements und ein Anschluss unterhalb des unteren Trennelements angeordnet ist, kann so beispielsweise zwischen den Trennelementen ein Beruhigungsbereich erzeugt werden. Mithilfe eines solchen Beruhigungsbereichs kann (vertikalen) Strömungen innerhalb des Verbindungsbehälters über größere Höhen entgegengewirkt werden. Es können auch mehrere Beruhigungsbereiche vorgesehen sein und/oder mehrere Trennelemente verwendet werden, um für jeden Anschluss (von mehr als zwei Anschlüssen) einen separaten Zuflussbereich in dem Verbindungsbehälter zur Verfügung zu stellen.
  • Da sich thermische Schichten innerhalb eines Verbindungsbehälters üblicherweise horizontal übereinander ausbilden, ist es bevorzugt, wenn die Anschlussleitungen zu dem ersten Fluidkreislauf, zu dem zweiten Fluidkreislauf, zu etwaigen weiteren Flüssigkeitskreisläufen und/oder das Überströmelement überwiegend horizontal in dem Verbindungsbehälter verlaufende Mündungsbereiche aufweisen. In diesem Fall ergibt sich eine überwiegend horizontale Strömung innerhalb des Verbindungsbehälters und somit eine geringe Durchmengung der Flüssigkeiten in senkrechter Richtung.
  • In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucksystems beträgt die Summe der Querschnittsflächen aller Überströmelemente maximal das 10-fache (und in einer verbesserten Variante maximal das 5-fache) der Querschnittsfläche des Anschlussquerschnitts an den ersten Fluidkreislauf oder an den zweiten Fluidkreislauf. Dabei dient als Grundlage zur Bestimmung der jeweils größere der beiden Anschlussquerschnitte an den ersten Fluidkreislauf und den zweiten Fluidkreislauf. Bei mehr als zwei Anschlussquerschnitten dient als Grundlage zur Bestimmung der größte aller vorhandenen Anschlussquerschnitte. Bevorzugt beträgt die Summe der Querschnittsflächen aller Überströmelemente maximal das Dreifache und weiter bevorzugt maximal das Zweifache der Querschnittsfläche des Anschlussquerschnitts an den ersten Fluidkreislauf oder an den zweiten Fluidkreislauf. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Summe der Querschnittsflächen aller Überströmelemente maximal genauso groß wie die Querschnittsfläche des Anschlussquerschnitts an den ersten Fluidkreislauf oder an den zweiten Fluidkreislauf. Als Beispiel wird darauf verwiesen, dass für einen Verbindungsbehälter mit einem ersten Anschlussquerschnitt der Größe DN 40 und einem zweiten Anschlussquerschnitt der Größe DN 25 die Querschnittsgröße DN 40 maßgeblich ist. Gibt es noch einen dritten Anschlussquerschnitt mit der Größe DN 65, ist die Querschnittsgröße DN 65 maßgeblich.
  • Es kann auch vorteilhaft sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Drucksystem das Trennelement innerhalb des Verbindungsbehälters in Hochrichtung verschiebbar angeordnet ist. Dabei kann eine Verschiebung entweder manuell durch einen Anwender vorgesehen sein, beispielsweise um die Größe des oberen Bereichs des Verbindungsbehälters und des unteren Bereichs des Verbindungsbehälters individuell verstellen zu können. Ebenfalls möglich ist es, dass das Trennelement derart in Hochrichtung verschiebbar angeordnet ist, dass eine Verschiebung des Trennelements durch eine Strömungsbewegung der Flüssigkeit in dem Verbindungsbehälter bewirkt werden kann. Durch eine solche Maßnahme können thermische Verluste innerhalb des Verbindungsbehälters reduziert werden, wenn die Verschiebung des Trennelements in Hochrichtung einer ungewünschten Vermengung der Flüssigkeiten aus dem oberen Bereich und dem unteren Bereich entgegenwirkt.
  • In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucksystems sind an dem Verbindungsbehälter eine Vorrichtung zur Entlüftung und/oder eine Vorrichtung zur Entleerung vorgesehen. Eine solche Ausbildung des Verbindungsbehälters kann insbesondere für separate Wartungsarbeiten an dem Verbindungsbehälter oder einem Austausch des Verbindungsbehälters vorteilhaft sein. Eine Vorrichtung zur Entlüftung wird vorzugsweise an der Oberseite eines Verbindungsbehälters angeordnet, eine Vorrichtung zur Entleerung wird vorzugsweise an der Unterseite des Verbindungsbehälters angeordnet.
  • Zwar können innerhalb eines erfindungsgemäßen Drucksystems kleinere Druckschwankungen kompensiert werden. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn der Solldruck in dem ersten Flüssigkeitskreislauf und der Solldruck in dem zweiten Flüssigkeitskreislauf genau gleich groß sind.
  • Wie bereits erwähnt, wurde ein erfindungsgemäßes Drucksystem insbesondere für die Verbindung von Wärmekreisläufen und Kältekreisläufen innerhalb eines Gebäudes entwickelt. Der Solldruck in dem ersten Flüssigkeitskreislauf und der Solldruck in dem zweiten Flüssigkeitskreislauf betragen vorzugweise maximal 40 bar, weiter vorzugsweise maximal 16 bar. Mit einem Solldruck von 16 bar können Hochhäuser mit einer Gebäudehöhe von 10 bis 150 Meter ohne Weiteres aus einer Ebene (üblicherweise aus dem Kellergeschoss oder Erdgeschoss) versorgt werden. Für die meisten Gebäude genügt auch ein Solldruck von maximal 10 bar, von maximal 6 bar oder sogar 3 bar. Unter Druckhaltevorrichtungen werden im vorliegenden Fall insbesondere Membran-Ausdehnungsgefäße sowie pumpen-oder kompressorgesteuerte Druckhalteanlagen verstanden. Bei einem erfindungsgemäßen Drucksystem kann für einen Heizkreislauf und einen Kältekreislauf jeweils nur eine solche Anlage verwendet werden, ohne dass dadurch die Sicherheit negativ beeinträchtigt wird. Die Erfindung umfasst auch Drucksysteme mit mehr als zwei unterschiedlich temperierbaren Kreisläufen, die über einen gemeinsamen Verbindungsbehälter derart miteinander gekoppelt sind, dass sie die gleiche Druckhaltevorrichtung gemeinsamen nutzen können, insbesondere zwei unterschiedlich temperierbare Heizkreisläufe, zwei unterschiedlich temperierbare Kältekreisläufe und/oder eine Kombination aus ein oder mehreren, unterschiedlich temperierbaren Heizkreisläufen und ein oder mehreren, unterschiedlich temperierbaren Kältekreisläufen.
  • In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druckhaltesystems ist unabhängig von der gemeinsam genutzten Druckhaltevorrichtung eine weitere, von dem Verbindungsbehälter unabhängige Druckhaltevorrichtung und/oder Entgasungsvorrichtung mit dem ersten Flüssigkeitskreislauf oder mit dem zweiten Flüssigkeitskreislauf verbunden. Durch eine solche Anordnung kann ebenfalls der Vorteil genutzt werden, dass durch den Verbindungsbehälter zwei verschiedene Flüssigkeitskreisläufe miteinander verbunden sind. Eine Druckhaltung kann insoweit für beide Flüssigkeitskreisläufe über eine nur mit einem Flüssigkeitskreislauf verbundene Nachspeiseeinrichtung erfolgen. Ebenfalls möglich ist es, beide Kreisläufe über nur eine Entgasungsvorrichtung zu entgasen, wobei eine solche Entgasung vorzugsweise über den Heizkreislauf erfolgt, da in einem Heizkreislauf temperaturbedingt üblicherweise eine stärkere Gasbildung innerhalb des Flüssigkeitskreislaufs erfolgt.
  • Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Skizze einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucksystems,
    Fig. 2
    eine Skizze einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucksystems,
    Fig. 3
    eine Skizze einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucksystems,
    Fig. 4
    eine Skizze einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucksystems,
    Fig. 5
    eine Skizze einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucksystems sowie
    Fig. 6
    sieben verschiedene Ausführungsformen eines Verbindungsbehälters eines erfindungsgemäßen Drucksystems (Varianten a) - g))
  • Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines flüssigkeitsbasierten, geschlossenen Drucksystems 10 mit einem ersten Flüssigkeitskreislauf 12 sowie einem zweiten Flüssigkeitskreislauf 14. In der gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei den Flüssigkeiten des ersten Flüssigkeitskreislaufs 12 und des zweiten Flüssigkeitskreislaufs 14 um Wasser.
  • Bei dem ersten Flüssigkeitskreislauf 12 handelt es sich um einen Kältekreislauf 16. Bei dem zweiten Flüssigkeitskreislauf 14 handelt es sich um einen Heizkreislauf 18.
  • Der Kältekreislauf 16 umfasst einen Vorlauf 20 und einen Rücklauf 22, welche im Folgenden als Kälte-Vorlauf 20 bzw. als Kälte-Rücklauf 22 bezeichnet werden. Der Heizkreislauf 18 umfasst einen Vorlauf 24 und einen Rücklauf 26, die im Folgenden als Heizungs-Vorlauf 24 bzw. Heizungs-Rücklauf 26 bezeichnet werden.
  • In dem Kälte-Vorlauf 20 strömt Wasser, das üblicherweise Temperaturen zwischen 5 °C und 18 °C aufweist. Die Temperatur in dem Kälte-Rücklauf 22 beträgt üblicherweise zwischen 10 °C und 22 °C.
  • Die Temperatur in dem Heizungs-Vorlauf 24 beträgt üblicherweise zwischen 25 °C und 90 °C, meist 40 °C bis 90 °C. Die Temperatur in dem Heizungs-Rücklauf 26 beträgt üblicherweise 22 °C bis 70 °C, meist 30 °C bis 70 °C.
  • Von dem Heizungs-Rücklauf 26 führt eine Verbindungsleitung 28 unmittelbar zu einem Verbindungsbehälter 30. Von dem Kälte-Rücklauf 22 führt eine weitere Verbindungsleitung 32 zu einer Verbindungsstelle 34 mit einer weiteren Verbindungsleitung 36. Die Verbindungsleitung 36 führt zum einen ebenfalls unmittelbar zu dem Verbindungsbehälter 30 und zum anderen zu einem als Druckhaltevorrichtung 38 dienenden Membran-Ausgleichsgefäß 40. Die Verbindungsleitung 36 weist darüber hinaus Fluidverbindungen zu einem Sicherheitsventil 42 und zu einem Manometer 44 auf. Das Sicherheitsventil 42 dient dazu, sämtliche Leitungen des Drucksystems 10 vor einem Zerplatzen zu schützen, sofern der Druck innerhalb der Leitungen beispielsweise aufgrund eines Versagens der Membran-Ausgleichsgefäß 40 stark ansteigen sollte. Mithilfe des Manometers 44 kann von Bedienpersonal der aktuell vorherrschende Druck in dem Drucksystem 10 abgelesen werden.
  • In den Verbindungsleitungen 28, 32 sind Wartungsventile 46, 48 vorgesehen, die es ermöglichen, den Verbindungsbehälter 30 und das als Druckhaltevorrichtung 38 dienende Membran-Ausgleichsgefäß 40 von dem ersten Flüssigkeitskreislauf 12 und dem zweiten Flüssigkeitskreislauf 14 zu entkoppeln.
  • Das in Figur 1 gezeigte Drucksystem 10 funktioniert wie folgt:
  • Kommt es zu einer Volumenausdehnung des Wassers in dem ersten Flüssigkeitskreislauf 12 und/oder in dem zweiten Flüssigkeitskreislauf 14, insbesondere hervorgerufen durch eine Temperaturerhöhung des Wassers, welche in dem entsprechenden Flüssigkeitskreislauf strömt, wird das zusätzlich erforderliche Volumen von dem als Druckhaltevorrichtung 38 dienenden Membran-Ausgleichsgefäß 40 aufgenommen. Dazu wölbt sich eine in dem Membran-Ausgleichsgefäß 40 installierte Membran 50 wie in Figur 1 schematisch dargestellt und komprimiert ein oberhalb der Membran 50 eingeschlossenes Gas. In der gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei dem Gas um Stickstoff. Verkleinert sich das Volumen des ersten Flüssigkeitskreislaufs 12 und/oder des zweiten Flüssigkeitskreislaufs 14 wieder, insbesondere aufgrund einer Verringerung der Temperatur des in dem Flüssigkeitskreislauf strömenden Wassers, wird die Membran 50 von dem Stickstoff nach unten gedrückt, so dass der Druck in dem Drucksystem 10 insgesamt erhalten bleibt.
  • Der Verbindungsbehälter 30 hat insbesondere dann besondere funktionale Vorteile, wenn gleichzeitig in dem ersten Flüssigkeitskreislauf 12 eine Volumenausdehnung stattfindet und in dem zweiten Flüssigkeitskreislauf 14 eine Volumenverringerung auftritt oder wenn in dem ersten Flüssigkeitskreislauf 12 eine Volumenverringerung auftritt und in dem zweiten Flüssigkeitskreislauf 14 gleichzeitig eine Volumenausdehnung stattfindet. Sofern die Volumenausdehnung in dem einen Flüssigkeitskreislauf 12 die Volumenverringerung in dem anderen Flüssigkeitskreislauf 14 genau kompensiert, so kann durch direktes Überströmen von Wasser von dem einen Flüssigkeitskreislauf 12 in den anderen Flüssigkeitskreislauf 14 erfolgen.
  • Vergrößert sich beispielsweise das Volumen des Wassers in dem Heizkreislauf 18, so würde Wasser über die Verbindungsleitung 28 direkt in den Verbindungsbehälter 30 und von diesem über die Verbindungsleitung 36 und die Verbindungsleitung 32 in den Kältekreislauf 16 strömen. Die Druckhaltevorrichtung 38 würde in diesem Fall nicht zum Einsatz kommen, wenn die Volumenverringerung in dem Kältekreislauf 16 exakt der Volumenvergrößerung in dem Heizkreislauf 18 entspricht.
  • Wie in Figur 1 erkennbar ist, ist in dem Verbindungsbehälter 30 ein Trennelement 52 angeordnet. Das Trennelement 52 teilt den Verbindungsbehälter 30 in einen oberen Bereich 54 und einen unteren Bereich 56. Als Überströmelement 58 ist in dem Trennelement 52 mittig eine Durchgangsöffnung 60 vorgesehen. Nur der Vollständigkeit halber wird noch einmal darauf hingewiesen, dass anstelle einer Durchgangsöffnung 60 in einem Trennelement 52 (oder weiteren Trennelementen) auch mehrere Durchgangsöffnungen vorgesehen sein können. In Figur 1 ist ferner erkennbar, dass die Verbindungsleitung 28 in den oberen Bereich 54 des Verbindungsbehälters 30 führt. Die Verbindungsleitung 36 führt in den unteren Bereich 56 des Verbindungsbehälters 30. Die Mündungsbereiche 62, 64 der Verbindungsleitung 28 bzw. der Verbindungsleitung 36 in den Verbindungsbehältern 30 verlaufen in der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform horizontal.
  • An der Oberseite des Verbindungsbehälters 30 ist eine Entlüftungsöffnung 66 vorgesehen, die bedarfsweise geöffnet werden kann.
  • Im Folgenden werden die in den Figuren 2 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Drucksysteme 10 beschrieben, wobei für identische oder zumindest funktionsgleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 verwendet werden. Sofern nicht abweichend beschrieben, ist davon auszugehen, dass identisch dargestellte und/oder mit identischen Bezugszeichen versehene Elemente mit den Elementen aus Figur 1 identisch sind.
  • Im Folgenden wird im Wesentlichen auf die Unterschiede der zweiten bis fünften Ausführungsform erfindungsgemäßer Drucksysteme 10 Bezug genommen.
  • In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist die Verbindungsleitung 36 mit einer weiteren Verbindungsleitung 68 verbunden. Diese Verbindungsleitung 68 führt zu einer automatischen Nachspeisevorrichtung 70 mit einer Steuereinheit 72 und einer vorgeschalteten Enthärtungspatrone 74. Mithilfe der automatischen Nachspeisevorrichtung 70 kann Wasser einer Trinkwasserleitung in das geschlossene Drucksystem 10 eingefüllt werden, um den Druck in der Anlage auf einem in der Steuereinheit vorgegebenen Wert zu halten. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn das als Druckhaltevorrichtung 38 vorgesehene Membran-Ausdehnungsgefäß 40 nicht dazu in der Lage ist, einen vorgegebenen Druck in dem Drucksystem 10 zu halten.
  • Bei dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist als Druckhaltevorrichtung 38 eine sogenannte kompressorgesteuerte Druckhalteanlage (DHA) 76 mit einem Grundgefäß 78, einer mit dem Grundgefäß 78 verbundenen Steuereinheit 72 und einem mit dem Grundgefäß 78 verbundenen Kompressor 102 vorgesehen. Die Steuereinheit 72 ist ferner mit einer automatischen Nachspeisevorrichtung 70 verbunden, die wie in der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform über eine Verbindungsleitung 68 und eine vorgeschaltete Enthärtungspatrone 74 mit der Verbindungsleitung 36 verbunden ist.
  • Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform wird im Falle eines sich verringernden Drucks in dem Drucksystem 10 zunächst mithilfe des Kompressors 102 versucht, den Druck in dem Drucksystem 10 aufrecht zu erhalten. Darüber hinaus erfolgt bedarfsweise eine Nachspeisung von Wasser über eine automatische Nachspeisevorrichtung 70 in das Drucksystem 10, um einen vorgegebenen Solldruck in dem Drucksystem 10 zu erhalten.
  • Die in den Figuren 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen zu der in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucksystems 10.
  • Bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform wurden an den Heizungs-Rücklauf 26 auch eine wegführende Verbindungsleitung 80 und eine zuführende Verbindungsleitung 82 angeschlossen. Die zuführende Verbindungsleitung 82 führt zu einer pumpengesteuerten Druckhalteanlage (DHA) 84 mit einer Steuereinheit 72 und einer Pumpeneinheit 86. Wie der Figur 4 zu entnehmen ist, führt die Verbindungsleitung 80 zunächst in ein druckloses Grundgefäß 88 und erst von diesem drucklosen Grundgefäß 88 zu der pumpengesteuerten Druckhalteanlage (DHA) 84. Ferner ist vor dem drucklosen Grundgefäß 88 noch eine automatische Nachspeisevorrichtung 70 mit einer vorgeschalteten Enthärtungspatrone 74 angeordnet. In der in Figur 4 gezeigten Anordnung wird wiederum zunächst versucht, den Druck in dem Drucksystem 10 über die pumpengesteuerte Druckhalteanlage (DHA) 84 aufrecht zu erhalten. Darüber hinaus wird, sofern der Wasservorrat im Gefäß sinkt, bedarfsweise ggf. zusätzlich über die automatische Nachspeisevorrichtung 70 Wasser aus einer Trinkwasserleitung in das Drucksystem 10 gefüllt, um den Druck in dem Drucksystem 10 auf einem vorgegebenen Solldruck zu halten.
  • Die Anordnung des drucklosen Grundgefäßes 88 ermöglicht es, das Wasser, welches durch die Verbindungsleitung 80 zu der pumpengesteuerten Druckhalteanlage (DHA) 84 und über die Verbindungsleitung 82 wieder zurück in den Heizungs-Rücklauf 26 geführt wird, teilweise zu entgasen.
  • In der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform führt die Verbindungsleitung 80 unmittelbar zu einer Entgasungsanlage 90 mit einer Pumpeneinheit 86 und einer Steuereinheit 72. Auch bei dieser Ausführungsform ist zusätzlich eine automatische Nachspeisevorrichtung 70 mit einer vorgeschalteten Enthärtungspatrone 74 vorgesehen. Bei der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform findet eine nahezu vollständige Entgasung in der Entgasungsanlage 90 statt. Dazu wird das aus dem Heizungs-Rücklauf 26 über die Verbindungsleitung 80 entnommene Wasser vollständig durch die Entgasungsanlage 90 geführt und erst nach der Entgasung wieder über die Verbindungsleitung 82 zum Heizungs-Rücklauf 26 zurückgeführt.
  • Die Leistung von Anlagen, die mit einem Drucksystem gemäß dem Aufbau wie in den Figuren 1 und 2 verbunden sind, beträgt meist 1-1.000 kW, die Leistung von Anlagen, die mit einem Drucksystem gemäß dem Aufbau wie in Figur 3 verbunden sind, beträgt meist 100-2.0000 kW, und die Leistung von Anlagen, die mit einem Drucksystem wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt verbunden sind, beträgt meist 150 kW-60 MW.
  • Figur 6 zeigt verschiedene Varianten a) - e) eines Verbindungsbehälters 30 eines erfindungsgemäßen Drucksystems 10. Bei allen Ausführungsformen ist in dem Verbindungsbehälter 30 ein Trennelement 52 angeordnet, das den Verbindungsbehälter 30 in einen oberen Bereich 54 und einen unteren Bereich 56 trennt.
  • Bei allen Ausführungsformen gemäß der Ansichten a) - e) verlaufen der Mündungsbereich 62 im oberen Bereich 54 des Verbindungsbehälters 30 und der Mündungsbereich 64 im unteren Bereich 56 des Verbindungsbehälters 30 horizontal, wobei die Verbindungsleitungen 28 bzw. 36 jeweils seitlich an den Verbindungsbehälter 30 angeschlossen sind. Es wird allerdings darauf hingewiesen, dass einzelne oder beide Verbindungsleitungen 28, 36 auch von oben in den oberen Bereich 54 des Verbindungsbehälters 30 bzw. von unten in den unteren Bereich 56 des Verbindungsbehälters 30 eingeführt werden können. Das Einführen einer Verbindungsleitung 28 von oben in den oberen Bereich 54 eines Verbindungsbehälters 30 hat den Vorteil, dass die Verbindungsleitung 28 in diesem Fall auch gut zur vollständigen Entlüftung des Verbindungsbehälters 30 genutzt werden kann. Das Anschließen einer Verbindungsleitung 36 von unten in einen unteren Bereich 56 des Verbindungsbehälters 30 hat den Vorteil, dass die Verbindungsleitung 36 in diesem Fall auch zur vollständigen Entleerung eines Verbindungsbehälters 30 genutzt werden kann.
  • In den Ausführungsformen gemäß Figur 6a), 6d) und 6e) ist das Trennelement 52 als Lochblech ausgeführt, wobei die Öffnungen in dem Lochblech in Figur 6 nicht dargestellt sind. Bei der in Figur 6c) dargestellten Ausführungsform ist das Trennelement 52 mit einer einzigen, mittig angeordneten Durchgangsöffnung 60 (wie in den Figuren 1 bis 5 dargestellt) angeordnet.
  • Bei der in Figur 6b) dargestellten Ausführungsform trennt das Trennblech 52 den oberen Bereich 54 des Verbindungsbehälters 30 von dem unteren Bereich 56 des Verbindungsbehälters 30 vollständig ab. Als Überströmelement 58 ist bei dieser Ausführungsform ein Verbindungsrohr 92 vorgesehen. Das Verbindungsrohr 92 weist eine Nennweite (DN) von 15 auf.
  • Die Ausführungsform der Verbindungsbehälter 30 gemäß den Figuren 6a) und 6b) weisen einen zylindrischen Grundkörper mit einer ebenen Bodenfläche 94 und einer ebenen Deckfläche 96 auf.
  • Die Bodenfläche 94 und die Deckfläche 96 der in den Figuren 6c), 6d) und 6e) gezeigten Ausführungsformen sind hingegen als sogenannter Klöpperboden ausgeführt.
  • Die in den Figuren 6c), 6d) und 6e) gezeigten Ausführungsformen weisen darüber hinaus eine Entleerungsöffnung 98 und eine Entlüftungsöffnung 100 auf.
  • Wie in den Figuren 6a) - 6e) zu erkennen ist, beträgt die Höhe h der Verbindungsbehälter 30 stets mindestens das 2,5-fache des Durchmessers d. Alle gezeigten Ausführungsformen weisen eine zylindrische Grundform auf.
  • In Figur 6f) ist eine weitere Ausführungsform eines Verbindungsbehälters 30 gezeigt, die im Wesentlichen der Ausführungsform aus Figur 6d) entspricht. Bei der in Figur 6f) gezeigten Ausführungsform sind jedoch zwei Trennelemente 52 vorgesehen, so dass zusätzlich zu einem oberen Bereich 54 und einem unteren Bereich 56 noch ein mittlerer Beruhigungsbereich 104 vorhanden ist. Ferner sind als Überströmelemente 58 in beiden Trennelementen 52 mehrere Durchgangsöffnungen 60 vorgesehen.
  • In Figur 6g) ist eine weitere Ausführungsform eines Verbindungsbehälters 30 gezeigt, die im Wesentlichen der Ausführungsform aus Figur 6f) entspricht. Zusätzlich sind bei der in Figur 6g) gezeigten Ausführungsform drei weitere Verbindungsleitungen 106, 108, 110 vorgesehen, so dass mit diesem Verbindungsbehälter 30 in dieser Ausführungsform insgesamt fünf verschiedene Flüssigkeitskreisläufe miteinander verbunden werden können, um eine einzige Druckhaltevorrichtung gemeinsam zu nutzen.
  • Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Heizkreislauf 18 an einer Heizungsanlage mit einer Leistung von 1.000 kW angeschlossen. Das Membran-Ausdehnungsgefäß 40 weist eine Baugröße (gesamtes Innenvolumen des Ausdehnungsgefäßes) von 1.000 Liter auf. Der Verbindungsbehälter 30 weist ein Fassungsvermögen von 100 Liter auf. Das Fassungsvermögen des Verbindungsbehälters 30 beträgt somit 10 Prozent der Baugröße des Membran-Ausdehnungsgefäßes 40.
  • Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden, insbesondere hinsichtlich Form, Größe und Ausbildung sowie Zahl der Anschlüsse an dem Verbindungsbehälter.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Drucksystem
    12
    erster Flüssigkeitskreislauf
    14
    zweiter Flüssigkeitskreislauf
    16
    Kältekreislauf
    18
    Heizkreislauf
    20
    Vorlauf (Kälte-Vorlauf)
    22
    Rücklauf (Kälte-Rücklauf)
    24
    Vorlauf (Heizungs-Vorlauf)
    26
    Rücklauf (Heizungs-Rücklauf)
    28
    Verbindungsleitung
    30
    Verbindungsbehälter
    32
    Verbindungsleitung
    34
    Verbindungsstelle
    36
    Verbindungsleitung
    38
    Druckhaltevorrichtung
    40
    Membran-Ausdehnungsgefäß
    42
    Sicherheitsventil
    44
    Manometer
    46
    Wartungsventil
    48
    Wartungsventil
    50
    Membran
    52
    Trennelement
    54
    oberer Bereich
    56
    unterer Bereich
    58
    Überströmelement
    60
    Durchgangsöffnung
    62
    Mündungsbereich
    64
    Mündungsbereich
    66
    Entlüftungsöffnung
    68
    Verbindungsleitung
    70
    Nachspeisevorrichtung
    72
    Steuereinheit
    74
    Enthärtungspatrone
    76
    kompressorgesteuerte Druckhalteanlage
    78
    Grundgefäß
    80
    Verbindungsleitung
    82
    Verbindungsleitung
    84
    pumpengesteuerte Druckhalteanlage
    86
    Pumpeneinheit
    88
    Grundgefäß
    90
    Entgasungsanlage
    92
    Verbindungsrohr
    94
    Bodenfläche
    96
    Deckfläche
    98
    Entleerungsöffnung
    100
    Entlüftungsöffnung
    102
    Kompressor
    104
    Beruhigungsbereich
    106
    Verbindungsleitung
    108
    Verbindungsleitung
    110
    Verbindungsleitung

Claims (15)

  1. Flüssigkeitsbasiertes, geschlossenes Drucksystem umfassend einen ersten Flüssigkeitskreislauf (12) mit einer ersten Temperatursteuerung sowie einen zweiten Flüssigkeitskreislauf (14) mit einer zweiten Temperatursteuerung,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Flüssigkeitskreislauf (12) und der zweite Flüssigkeitskreislauf (14) über einen Verbindungsbehälter (30) derart miteinander verbunden sind, dass Flüssigkeit des ersten Flüssigkeitskreislaufs (12) durch den Verbindungsbehälter (30) in den zweiten Flüssigkeitskreislauf (14) hineinströmen und Flüssigkeit des zweiten Flüssigkeitskreislaufs (14) durch den Verbindungsbehälter (30) in den ersten Flüssigkeitskreislauf (12) hineinströmen kann, wobei der erste Flüssigkeitskreislauf (12) und der zweite Flüssigkeitskreislauf (14) ferner an eine gemeinsam genutzte Druckhaltevorrichtung (38) angeschlossen sind.
  2. Drucksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flüssigkeitskreislauf (12) und der zweite Flüssigkeitskreislauf (14) über eine einzige Leitung (36) an die gemeinsam genutzte Druckhaltevorrichtung (38) angeschlossen sind.
  3. Drucksystem nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flüssigkeitskreislauf (12) ein Heizkreislauf (18) ist und der zweite Flüssigkeitskreislauf (14) ein Kältekreislauf (16) ist.
  4. Drucksystem nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flüssigkeitskreislauf (12) eine höhere Temperatur aufweist als der zweite Flüssigkeitskreislauf (14) und der erste Flüssigkeitskreislauf (12) an einer höheren Position an dem Verbindungsbehälter (30) angeschlossen ist als der zweite Flüssigkeitskreislauf (14).
  5. Drucksystem nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Verbindungsbehälters (30) kleiner ist als das Volumen der Druckhaltevorrichtung (38).
  6. Drucksystem nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe h des Verbindungsbehälters (30) größer ist als die Länge und die Breite bzw. der Durchmesser d und/oder der Verbindungsbehälter (30) einen oberen Anschluss für einen ersten Flüssigkeitskreislauf (12) und einen unteren Anschluss für einen zweiten Flüssigkeitskreislauf (14) aufweist.
  7. Drucksystem nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verbindungsbehälter (30) zwischen dem oberen Anschluss und dem unteren Anschluss mindestens ein Trennelement (52) angeordnet ist, das den Verbindungsbehälter (30) in einen oberen Bereich (54) und einen unteren Bereich (56) teilt, wobei mindestens ein Überströmelement (58) vorgesehen ist, das den oberen Bereich (54) mit dem unteren Bereich (56) verbindet.
  8. Drucksystem nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitungen zu dem ersten Flüssigkeitskreislauf (12), zu dem zweiten Flüssigkeitskreislauf (14) und/oder das Überströmelement (58) überwiegend horizontal in dem Verbindungsbehälter (30) verlaufende Mündungsbereiche (62, 64) aufweisen.
  9. Drucksystem nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Querschnittflächen aller Überströmelemente (58) maximal das Fünffache der Querschnittfläche des Anschlussquerschnitts an den ersten Flüssigkeitskreislauf (12) oder an den zweiten Flüssigkeitskreislauf (14) beträgt.
  10. Drucksystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (52) innerhalb des Verbindungsbehälters (30) in Hochrichtung verschiebbar angeordnet ist.
  11. Drucksystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Verbindungsbehälter (30) eine Öffnung zur Entlüftung (100) und/oder eine Öffnung zur Entleerung (98) vorgesehen ist.
  12. Drucksystem nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Solldruck in dem ersten Flüssigkeitskreislauf (12) und der Solldruck in dem zweiten Flüssigkeitskreislauf (14) gleich groß sind.
  13. Drucksystem nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Solldruck in dem ersten Flüssigkeitskreislauf (12) und der Solldruck in dem zweiten Flüssigkeitskreislauf (14) maximal 40 bar beträgt.
  14. Drucksystem nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckhaltevorrichtung (38) mindestens ein Membran-Ausdehnungsgefäß (40) und/oder eine Druckhalteanlage (76, 84) umfasst.
  15. Drucksystem nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unabhängig von der gemeinsam genutzten Druckhaltevorrichtung (38) eine weitere, von dem Verbindungsbehälter (30) unabhängige Druckhaltevorrichtung und/oder Entgasungsvorrichtung (90) mit dem ersten Flüssigkeitskreislauf (12) oder mit dem zweiten Flüssigkeitskreislauf (14) verbunden ist.
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