FI96796C - Nestekiertoinen lämmitysjärjestelmä ja pumppu - Google Patents

Description

96796

Nestekiertoinen lämmitysjärjestelmä ja pumppu

Keksinnön kohteena on nestekiertoinen lämmitysjärjestelmä ja pumppu. Keksinnön mukaista lämmitysjärjestel-5 mää ja pumppua käytetään normaalin vesikiertoisen keskus- lämmitysjärjestelmän tai esimerkiksi kuumaöljyjärjestelmän yhteydessä, joka käsittää lämmönlähteenä kattilan, menoja paluuputket, pumpun, termostaattiventtiileillä varustetut käyttölaitteet, patterit tai lattialämmitysverkoston 10 ja takaiskuventtiilin.

Vanhin tapa säätää vesikeskuslämmityksen verkoston vedenkiertoa on veden lämpötilaeroon perustuva järjestelmä, jossa ei kiertopumppuja ole käytetty lainkaan. Nykyiset rakennukset on kuitenkin suunniteltu siten, että pai-15 novoimainen patteriverkoston kierto ei ole mahdollista, vaan lämmitysjärjestelmissä käytetään kiertovesipumppuja. Kiertovesipumpun käyttö luonnollisesti pienentää putkistoja patterikokoa ja putkistojen veto on yksinkertaisempaa.

Tavanomaisin patteriverkoston kierrossa käytettävä 20 veden lämpötilan säätöjärjestelmä on ollut ns. kolmi- tieventtiilijärjestelmä. Kolmitieventtiilillä ohjataan patteriverkoston kierrätysvettä ja kattilalta tulevaa kuumaa vettä. Tällainen järjestelmä käsittää normaalisti kiertovesipumpun, mutta se voidaan varustaa myös kahdella 25 erillisellä pumpulla veden kierrätystä ja kattilaa varten.

Itse kolmitieventtiilin ohjaus ja impulssit sen säätöä varten voidaan periaatteessa toteuttaa monella tavalla. Yksi täydellisimpiä toteutustapoja on luonnollisesti mitata kulutuskohteisiin pattereille menevän veden lämpötila 30 ja pattereilta lähtevän veden lämpötila sekä huoneessa vallitseva lämpötila ja ulkoilman lämpötila ja näiden avulla säätää ja määrittää kolmitieventtiilille kulloinkin vaadittava asento. Energian säästöön tähtäävien syiden sekä kattilan käyttöikää parantavien ja korroosiota estä-35 vien seikkojen huomioiminen johtaa helposti varsin moni- 2 96796 mutkaiseen säätöjärjestelmään, joka nostaa lämmitysjärjestelmän kustannuksia.

Erilaisia lämminvesilämmitysjärjestelmiä tai vastaavia, joissa on pyritty luopumaan kolmitieventtiilistä, on kehitetty ja tutkittu jonkin verran. Eräs tällainen 5 ratkaisu on esitetty sveitsiläisessä patenttijulkaisussa CH 536 465, jonka mukaisessa lämmitysjärjestelmässä patteripiiri on varustettu kattilasta tulevan kuumaveden pumpulla ja kierrätyspumpulla, joita säädetään erillisen säätöjärjestelmän avulla, joka mittaa pattereille menevän 10 ja kattilaan palaavan veden lämpötilan. Varsinainen säätö suoritetaan pumppujen kierroslukua muuttamalla.

Tunnetut säätöjärjestelmät, joita käytetään patteriverkoston säätöön ovat usein varsin arvokkaita eivätkä sovellu kovin hyvin pienempiin käyttökohteisiin kuten oma-15 koti- tai rivitalotyyppisiin lämmitysjärjestelmiin. Myöskään nykyisin käytössä olevat säätöjärjestelmät eivät reagoi kovin hyvin lämmitysjärjestelmissä, joissa on käytetty erillistä patterikohtaista säätöä termostaattiventtiilien avulla. Ulkoilman lämpötilan huomioiva järjestelmä on esi-20 merkiksi tunteeton sellaisissa tapauksissa, joissa yksi tai useampi huone on tilapäisesti säädetty huomattavasti matalampaan lämpötilaan kuin normaali huoneen lämpötila. Keksinnön mukaisella nestekiertoisella lämmitysjärjestelmällä ja pumpulla saavutetaan riittävät säätöominaisuudet, 25 jotka huomioivat täysimääräisesti patterikohtaisten termostaattien säädön.

Keksintö perustuu siihen, että patteriverkoston syöttö- ja kiertopumppu ovat ominaisuuksiltaan erilaisia, jolloin termostaattiventtiilien aiheuttama paine-ero ohjaa 30 pumppujen läpi menevää virtausmäärää ja tätä kautta saavutetaan lämmityspiirille riittävä säätö. Täsmällisesti sanottuna keksinnön mukaiselle nestekiertoiselle lämmitysjärjestelmälle ja pumpulle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Kek- 3 96796 sinnön avulla saavutetaan merkittäviä etuja perinteisiin järjestelmiin verrattuna. Keksinnön mukaista neste-kiertoista lämmitysjärjestelmää ja pumppua voidaan soveltaa perinteiseen lämminvesipatterilämmitysjärjestelmään, 5 kuumaöljylämmitysjärjestelmään tai vastaaviin järjestel miin. Varsinainen lämmitys voi tapahtua patteri- tai lat-tiaverkoston tai ilmalämmityksen avulla. Keksinnön mukaisessa järjestelmässä ei tarvita kiertoveden eikä kattilalta tulevan syöttöveden säätöventtiileitä. Huonekohtaiset 10 tai patterikohtaiset termostaattiventtiilit ohjaavat läm-mityslaitteita. Koska säätö tapahtuu verkoston paine-eron perusteella, on säätötapahtuma aina reaaliajassa eikä mahdollista ulkolämpötilan muuttumisen aiheuttamaa viivettä tarvitse huomioida patteriverkoston lämpötilassa. Keksin-15 nön mukainen pumppu voidaan toteuttaa siten, että patteri-verkoston syöttöpumppu ja kiertovesipumppu ovat kytkettyinä samaan sähkömoottoriin samalle-akselille ja ainoastaan pumppujen nostokorkeudet ja virtauskäyrät poikkeavat toisistaan. Keksinnön mukainen järjestelmä huomioi myös kat-20 tilan korroosion aiheuttamat vaatimukset ja järjestelmän suunnitteluvaiheessa voidaan määrittää kattilan paluuveden lämpötila kaikissa olosuhteissa.

Seuraavassa keksintöä selitetään tarkemmin oheisiin piirustuksiin viittaamalla.

25 Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista putkistokytken- tää.

Kuvio 2 esittää syöttövesi- ja kiertovesipumpun paine/virtauskäyriä.

Kuviossa 1 on kattila merkitty numerolla 1, patte-30 riverkoston syöttöputki kattilalta numerolla 2 ja paluu- putki numerolla 3. Syöttövesipumppu on merkitty numerolla 4 ja kiertovesipumppu numerolla 5. Termostaattiventtiilit on merkitty numerolla 6 ja käyttäjälaitteet kuten patterit tai vastaavat numerolla 7. Syöttöputken ja paluuputken 35 välissä oleva kiertovesiputki on merkitty numerolla 8 4 96796 ja kattilan paluuputkessa oleva takaiskuventtiili numerolla 9.

Kuvion 1 mukaisessa nestekiertoisessa lämmitysjärjestelmän kytkennässä syöttövesipumppu 4 pumppaa kattilas-5 ta 1 kuumaa vettä ja kiertovesipumppu 5 kierrättää jäähtynyttä paluuvettä patteriverkostoon 7. Syöttövesiputkelta 2 ja kiertovesiputkelta 8 tulevien vesien lämpötila ja määrien suhde määrää patteriverkostoon menevän veden lämpötilan. Pumput 4 ja 5 toimivat keksinnön mukaisessa läm-10 mitysjärjestelmässä kolmitieventtiilin tapaan. Paluuputkessa 3 oleva takaiskuventtiili 9 estää virtauksen kattilassa ja putkistossa väärään suuntaan. Termostaattivent-tiileillä 6 säädetään veden virtaus patteriverkostoon 7 talon ja patteri- tai huonekohtaisen tarpeen mukaisesti, 15 jolloin paine-ero patteriverkoston ja samalla myös kummankin pumpun 4 ja 5 yli muuttuu. Paine-ero kasvaa, kun läm-mitystarve pienenee ja termostaattiventtiilit sulkeutuvat. Pumppujen 4 ja 5 virtaus muuttuu paine-eron muuttuessa. Pumput 4 ja 5 mitoitetaan siten, että pumpulla 4 on suuri 20 tuotto, mutta pieni nostokorkeus. Pumpulla 5 puolestaan on pieni tuotto, mutta suuri nostokorkeus. Pumppujen pai-ne/virtauskäyrät on esitetty kuvassa 2, jossa käyrä 1 esittää pumpun 4 toimintakäyrää ja käyrä 2 pumpun 5 toi-mintakäyrää. Vaakatasossa on esitetty paine-ero p ja pys-25 tysuunnassa virtausmäärä q. Jotta keksinnön mukainen säätöjärjestelmä olisi käytännössä yksinkertainen ja helppo toteuttaa, valmistetaan käytettävät pumput samalle akselille ja saman moottorin käyttämiksi.

Lämmitystarpeen ollessa suuri aiheuttavat termos-30 taattiventtiilit pienen paine-eron, jolloin pumppu 4 pumppaa verkostoon paljon kuumaa vettä kattilalta 1. Pumpun 5 virtaus on huomattavasti pienempi, joten pattereille virtaa hyvin kuumaa vettä. Kun termostaattiventtiilit 6 alkavat sulkeutua, pienenee molempien pumppujen 4 ja 5 vir-35 taus, mutta pumpun 4 virtaus pienenee huomattavasti li 5 96796 nopeammin, joten pattereille virtaavan veden lämpötila laskee. Kun paine-ero kasvaa riittävän korkeaksi, lakkaa virtaus kattilan 1 kautta kokonaan eikä pattereille 7 vir-taava vesi enää lämpene. Patteriverkostoon virtaavan veden 5 lämpötila tulee keksinnön mukaisessa ratkaisussa säädetyksi täysin lämpötilatarpeen mukaisesti ilman minkäänlaisia säätöventti ilej ä.

Keksinnön mukainen nestekiertoinen lämmitysjärjestelmä ja pumppu voidaan luonnollisesti toteuttaa myös toi-10 sin kuin tämän hakemuksen mukaisessa suoritusesimerkissä on esitetty. Pumpun 4 paikkaa voidaan vaihtaa siten, että se on paluuputkessa 3, jolloin lämpötila, jossa pumppu joutuu toimimaan, laskee oleellisesti. Myös kiinteillä kuristuslaipoilla, käsisäätöventtiileillä tai vastaavilla 15 voidaan vaikuttaa putkistovastuksiin ja virtausolosuhteisiin eri puolilla verkostoa. Pattereiden tai vastaavien käsiventtiileillä voidaan suorittaa lämmityslaitteiden perussäätöä. Edellä mainituilla toimenpiteillä voidaan pienentää järjestelmässä käytettävien pumppujen valikoi-20 maa, koska käyttökohteiden olosuhteet vaihtelevat varsin paljon rakennuksista ja lämmöntarpeesta riippuen.

Claims (4)

96796

1. Nestekiertoinen lämmitysjärjestelmä ja pumppu, joita käytetään vesikiertoisen pattereilla tai vastaavilla 5 varustetun vesikeskuslämmityksen tai vastaavan yhteydessä lämmittävän nesteen kierrättämiseen ja säätöön, ja joka käsittää kattilan (1), putkiston (2, 3, 8), pumput (4, 5), patterit (7) tai vastaavat ja termostaattiventtiilit (6), tunnettu siitä, että termostaattiventtiilien (6) 10 tai vastaavien synnyttämän paine-eron avulla ohjataan syöttövesipumpun (4) ja kiertovesipumpun (5) toimintaa, ja että mainittu ohjaus perustuu mainittujen pumppujen (4, 5) erilaisiin tuotto- ja nostokorkeusarvoihin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nestekiertoinen 15 lämmitysjärjestelmä, tunnettu siitä, että syöttö- vesipumppu (4) ja kiertovesipumppu (5) toimivat kolmi-tieventtiilin tavoin säätäen pattereille (7) menevää vettä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nestekiertoinen lämmitysjärjestelmä, tunnettu siitä, että järjes- 20 telmässä on lämmityslaite tai huoneistokohtaiset sinänsä tunnetut termostaattiventtiilit ja paluuputkessa (3) ta-kaiskuventtiili.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pumppu, tunnettu siitä, että syöttöpumppu (4) ja kiertopumppu (5) 25 on sijoitettu samalle akselille yhteisen käyttölaitteen käyttämiksi, tai että mainitun pumpun juoksupyörä on kaksi-vetoinen ja muodostaa syöttö- ja kiertopumpun (4, 5). Il 96796