AT517246B1

AT517246B1 - Heizungs- oder kühlungsanlage und verfahren zum betrieb einer heizungs- oder kühlungsanlage

Info

Publication number: AT517246B1
Application number: ATA9040/2010A
Authority: AT
Inventors: Baunach Hans-Georg
Original assignee: Baunach Hans Georg
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2010-02-18
Publication date: 2024-06-15
Also published as: WO2010094282A2; WO2010094282A3; DE112010000424A5; AT517246A5

Abstract

Gegenstand der Erfindung sind eine Heizungs- oder Kühlungsanlage sowie ein Verfahren zu ihrem Betrieb. Bei einer Heizungs- oder Kühlungsanlage mit einer aus mindestens einem Wärme-/Kälteerzeuger (2a - 2n) bestehenden Wärme-/Kälteerzeugereinheit und einer aus mindestens einem Mischerkreis (10a - 10m) bestehenden Verbrauchereinheit, ist vorgesehen, dass eine Verteilereinheit (8, 9) eine den Vorlauf der Wärme-/Kälteerzeugereinheit zum mindestens einen Mischerkreis (10a - 10m) transportierende Vorlaufkammer (51, 82) und eine den Rücklauf des mindestens einen Mischerkreises (10a - 10m) aufnehmende erste Rücklaufkammer (52, 83, 84) umfasst, der mindestens eine Mischerkreis (10a - 10m) über jeweils eine Mischeinrichtung (11a - 11m) regelbar aus der Vorlaufkammer (51, 82) und der ersten Rücklaufkammer (52, 83, 84) speisbar ist, und zur vollständigen hydraulischen Entkopplung von Wärme-/Kä1teerzeugereinheit und Verbrauchereinheit in Flussrichtung des Vorlaufs in der Verteilereinheit (8, 9) gesehen hinter der Verbrauchereinheit eine hydraulische Weiche (17, 60, 72) vorgesehen ist, Die besondere Anordnung der hydraulischen Weiche (17, 60, 72) im Zusammenhang mit der Verteilereinheit ermöglicht eine den Wirkungsgrad deutlich erhöhende Nutzung des Rücklaufs.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Heizungs- oder Kühlungsanlage sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Heizungs- oder Kühlungsanlage.

[0002] Es sind Heizungsanlagen bekannt, die eine aus mindestens einem Wärmeerzeuger bestehende Wärmeerzeugereinheit und eine aus mindestens einem Mischerkreis bestehende Verbrauchereinheit aufweisen, wobei Wärmeerzeugereinheit und Verbrauchereinheit über eine hydraulische Weiche vollständig voneinander hydraulisch entkoppelt sind. Dabei ist des Weiteren bekannt, eine einen Vorlauf und einen Rücklauf aufweisende Verteilereinheit mit mindestens zwei Kammern vorzusehen, wobei der mindestens eine Mischerkreis über jeweils eine Mischeinrichtung regelbar aus dem Vorlauf und dem Rücklauf der Verteilereinheit speisbar ist.

[0003] Die hier für Heizungsanlagen getätigten Äußerungen gelten in äquivalenter Weise auch für Kühlungsanlagen. Die hier betroffene Erfindung bezieht sich daher sowohl auf Heizungsanlagen als auch auf Kühlungsanlagen. Im Falle der Kühlung treten an die Stelle der Wärmeerzeuger Kälteerzeuger und Wärmesenken werden zu Kältesenken. Dort wo im Falle der Heizung Energie zur Wärmeerzeugung aufgebracht wird, wird sie im Falle der Kühlungsanlage zur Kälteerzeugung benötigt. Spielen Temperaturunterschiede eine Rolle, so werden im Vergleich zwischen Heizungsanlage und Kühlungsanlage die Angaben „wärmer“ und „kälter“ vertauscht. Im Falle der Nutzung eines Pufferspeichers werden aufgrund der gravitationsbedingten Temperaturschichtung in Bezug auf die Pufferanschlüsse im Vergleich zwischen Heizungsanlage und Kühlungsanlage die Angaben „oben“ und „unten“ vertauscht. Mit dieser Maßgabe kann die folgende, zum Zwecke der UÜbersichtlichkeit auf den Fall der Heizung beschränkte Darstellung ohne weiteres auf den Fall der Kühlung übertragen werden.

[0004] Die EP 1 939 541 A2 offenbart eine Heizungsanlage mit mehreren Wärmeerzeugern und mehreren Heizkreisen und weist darauf hin, dass Kaskaden mit mehreren Heizgeräten und mehreren Heizkreisen im vorherigen Stand der Technik Einsatz unter einer hydraulischen Weiche bekannt seien. Nicht offenbart ist die Ausgestaltung und die Platzierung der hydraulischen Weiche. Es ist auch nicht offenbart, Mischerkreise aus einer Rücklaufkammer zu speisen.

[0005] DE 101 02 041 C2 offenbart eine Heizungsanlage mit einer solargespeisten ersten Wärmequelle, mehreren Verbrauchern und einer hydraulischen Weiche offenbart. Zwei Verbraucher, z.B. Warmwassergeräte, jeweils mit Kurzzeitspeicher und in Vorlaufrichtung vor der Weiche, sind keine Mischerkreise und weisen keine Rücklaufnutzung auf. Hinter der Weiche sind noch ein Erdwärmespeicher und eine Wärmepumpe vorgesehen, welche die Verbraucherkreise (mit)versorgen, wenn die Wärmequelle keine hinreichende Temperatur zur Verfügung stellt. Eine Anregung für den Fachmann zur Rücklaufnutzung für einen Mischerkreis ist nicht ersichtlich.

[0006] Aus der DE 44 07 807 A1 ist eine hinsichtlich der Strömung besonders ausgestaltete hydraulische Weiche für Heizungsanlagen mit mehreren Verbraucher bekannt, wobei die Weiche in Vorlaufrichtung - wie auch sonst im Stand der Technik üblich - vor den Verbrauchern angeordnet ist. Eine Rücklaufnutzung für einen Mischerkreis ist nicht vorgesehen.

[0007] Die DE 20 2005 020 098 U1 offenbart eine Kaskadeneinheit mit zwei oder mehr Heizkesseln und mindestens einem selbsttragenden Tragrahmen, an dem mindestens einer der Heizkessel anbringbar ist. Eine hydraulische Weiche ist in Vorlaufrichtung vor der Verbrauchereinheit angeordnet. Eine besondere Ausgestaltung des Verbrauchereinheit oder der Verbrauchereinheiten ist nicht angesprochen, jedenfalls kein Mischerkreis, keine Rücklaufnutzung und auch keine Vorlauf- oder Rücklaufkammer im Verbraucherkreis.

[0008] Die EP 1 036 993 B1 offenbart ebenfalls eine Kaskadeneinheit für eine Heizungsanlage mit zwei oder mehr Heizkesseln und einem Sammler. Eine hydraulische Weiche ist jeweils in Vorlaufrichtung vor der Verbrauchereinheit vorgesehen Eine besondere Ausgestaltung des Verbrauchereinheit oder der Verbrauchereinheiten ist nicht angesprochen, jedenfalls kein Mischerkreis, keine Rücklaufnutzung und auch keine Vorlauf- oder Rücklaufkammer im Verbraucherkreis.

[0009] Aus der DE 298 00 378 U1 ist ein Umlaufwasserheizer mit einem primären Wärmetau

scher und einer Verbrauchereinheit mit mehreren parallel geschalteten Heizkörpern bekannt, wobei in Flussrichtung des Vorlaufs gesehen vor der Verbrauchereinheit eine hydraulische Weiche vorgesehen ist. Parallel zur hydraulischen Weiche ist ein Überströmventil angeordnet. Es sind außerdem keine Mischerkreise und keine Rücklaufnutzung offenbart.

[0010] Die EP 0985 891 B1 offenbart eine Anlage zum Heizen und/oder Kühlen mit einer Wärmeund einer Kältequelle. Vorlauf und Rücklauf der Quellen sind jeweils vor der Verbrauchereinheit, welche eine Vielzahl von Flächenstrahlelementen umfasst, durch eine hydraulische Weiche miteinander verbunden. Eine Rücklaufnutzung für den Heizprozess oder eine Rücklaufnutzung für den Kühlprozess sind nicht offenbart. Mischventile der Verbraucher ermöglichen eine Mischung des Heizungsvorlaufs und dem Kühlvorlauf.

[0011] Die EP 1764 561 A1 offenbart eine Heizungsanlage, bei der die hydraulische Weiche ebenfalls in üblicher Art Vorlauf und Rücklauf des Wärmeerzeugers miteinander verbindet und zwar in Flussrichtung des Vorlaufs vor der Verbrauchereinheit. Eine Rücklaufnutzung ist nicht offenbart.

[0012] Aus der DE 102 44 256 A1 ist eine Heizanlage und/oder Kühlanlage mit mindestens einer Wärmequelle, einem Verteiler mit einer Vorlaufkammer und einer Rücklaufkammer sowie einer Mehrzahl von an den Verteiler angeschlossenen Heizkreisen bekannt. Eine Entkopplung von Vorlauf und Rücklauf wird durch eine komplexes Zusammenspiel von Druckausgleichsventilen, die hinter dem Verteiler angeordnet sind, und Rückschlagventilen, die vor dem Verteiler angeordnet sind, erreicht.

[0013] Wegen ihrer technischen Notwendigkeit bei bestimmten Heizungsanlagen wird bislang akzeptiert, dass die hydraulische Weiche die Rücklauftemperatur zu den Wärmeerzeugern deutlich erhöhen und somit die Effizienz des Gesamtsystems nachhaltig verschlechtern kann. Der Einbau einer hydraulischen Weiche ist z.B. bei solchen modernen Heizungsanlagen üblich, die Wandheizgeräte mit eingebauten Umwälzpumpen aufweisen. Derartige Wandheizgeräte werden zur Leistungssteigerung häufig zu Kaskaden aus mehreren Einzelgeräten zusammengeschaltet. Die hydraulische Weiche wird dabei in der Regel zwischen die Wärmeerzeugerkaskade und die Verbrauchereinheit geschaltet.

[0014] Für Heizungsanlagen, insbesondere für solche mit Brennwertkessel oder mit regenerativem Wärmeerzeuger beliebiger Art in Verbindung mit Pufferspeichern ist jedoch eine niedrige Rücklauftemperatur von entscheidender Bedeutung für die Effizienz des Gesamtsystems. Dieser Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung anzugeben, die die Volumenströme entkoppelt, ohne die Rücklauftemperatur zu den Wärmeerzeugern anzuheben.

[0015] Die Erfindung wird bei einer Heizungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei einem Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage wird die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäßen Heizungsanlage sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0016] Gemäß der Erfindung wird der Rücklauf an der Verbrauchereinheit vorbeigeführt, nachdem das Heizmedium die hydraulische Weiche passiert hat. Da die Mischerkreise bei Bedarf auch aus dem Rücklauf gespeist werden, wird das im Rücklauf befindliche Heizmedium genutzt und somit der Rücklauf weiter ausgekühlt. Die hydraulische Weiche kann auch Teil einer offenen Baugruppe sein, die selbst wiederum einen Verbraucher darstellen kann, z.B. ein gemischter oder ungemischter Heizkreis oder ein Wärmetauscher, z.B. für die Trinkwasserbereitung. Ein Verbraucher in Form einer offenen Baugruppe, die gleichzeitig die Funktion der hydraulischen Weiche übernimmt, ist nicht Teil der in den Ansprüchen erwähnten Verbrauchereinheit.

[0017] Die Auskühlung des Rücklaufs hat auch Vorteile in Bezug auf den Betrieb von Heizungsanlagen mit Pufferspeicher. Pufferspeicher können deutlich effektiver Wärme aufnehmen und wieder abgeben, wenn Wärme auf möglichst niedrigem Temperaturniveau entnommen wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die starke Modulationsbreite von Wandgerätekaskaden genutzt wird um bei der Entnahme fehlende Wärme nachzuheizen ohne diese in den Puffer einzulagern. Somit sind das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Ausge-

staltungen vorteilhaft, bei denen das Heizmedium aus dem Pufferspeicher auf möglichst niedrigem Temperaturniveau entnommen und durch eine Wandgerätekaskade auf das jeweilige benötigte Niveau nachgeheizt wird. Dies geschieht mit einer möglichst niedrigen Rücklauftemperatur, so dass der Pufferspeicher oben möglichst lange heiß bleibt, während er unten möglichst schnell kalt wird.

[0018] Die Mischerkreise der Verbrauchereinheit umfassen jeweils eine Mischeinrichtung, wie sie aus der DE 198 21 256 C1 bekannt ist, deren Offenbarungsgehalt im vollen Umfang hier einbezogen wird, insbesondere der Offenbarungsgehalt in Bezug auf die Mischeinrichtung. In der DE 198 21 256 C1 sind eine Heizungsanlage mit einem Hochtemperaturkreis und einem Niedertemperaturmischerkreis sowie ein Verfahren zu ihrem Betrieb mit Rücklaufausnutzung offenbart. Mittels einer Mischeinrichtung bestehend aus einem Vier-Wege-Ventil oder aus einer Baugruppe mit zwei Drei- Wege-Ventilen wird der Niedertemperaturmischerkreis regelbar entweder allein vom Vorlauf des Wärmeerzeugers (Volllast), vom Vorlauf des Wärmeerzeugers und vom Rücklauf des Hochtemperaturkreises (Starklast) oder allein vom Rücklauf des Hochtemperaturkreises im Bedarfsfall unter Zumischung des Rücklaufs des Niedertemperaturmischerkreises (Grenzlast und Schwachlast) gespeist. Die Regelung der Mischeinrichtung benötigt sowohl im Falle des VierWege-Mischventils als auch im Falle zweier Drei-Wege-Mischventile lediglich eine einzige Regelgröße, z.B. die Vorlauftemperatur des Mischerkreises.

[0019] In der hier betroffenen Erfindung wird die aus der vorgenannten Druckschrift bekannte Mischeinrichtung eingesetzt, um den Vorlauf des Mischerkreises mit dem Heizmedium geregelt entweder allein aus der Vorlaufkammer (Volllast), oder sowohl aus der Vorlaufkammer als auch aus der (ersten) Rücklaufkammer (Starklast) oder allein aus der (ersten) Rücklaufkammer (Grenzlast) bedarfsweise gemischt mit dem eigenen Rücklauf des Mischerkreises (Schwachlast) zu speisen.

[0020] Im Folgenden werden anhand von Figuren Beispiele vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Heizungsanlage sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Heizungsanlage vorgestellt.

[0021] Es zeigt

[0022] Fig. 1: eine Heizungsanlage mit einer Kaskade bestehend aus n Wärmeerzeugern, m Mischerkreisen, einer hydraulischer Weiche und einem Zweikammerverteiler,

[0023] Fig. 2: eine Heizungsanlage gemäß Fig. 1, wobei die hydraulische Weiche Teil eines ungemischten Heizkreises ist,

[0024] Fig. 3: eine Heizungsanlage ähnlich zu Fig. 1, wobei die hydraulische Weiche Teil eines Wärmetauschers zur Trinkwassererwärmung ist,

[0025] Fig. 4: eine Heizungsanlage mit einer Kaskade bestehend aus n Wärmeerzeugern, m Mischerkreisen, einer hydraulischer Weiche, einem Pufferspeicher und einem Dreikammerverteiler,

[0026] Fig. 5: eine Heizungsanlage ähnlich Fig. 4, wobei die hydraulische Weiche Teil eines ungemischten Heizkreises ist,

[0027] Fig. 6: eine Heizungsanlage ähnlich Fig. 4, wobei die hydraulische Weiche Teil eines Wärmetauschers zur Trinkwassererwärmung ist, und

[0028] Fig. 7: einen offenen gemischten Heizkreis.

[0029] Fig. 1 zeigt eine Heizungsanlage 1 bestehend aus einer Kaskade von n parallel geschalteten Wärmeerzeugern 2a - 2n, einem Zweikammerverteiler 8 und m Mischerkreisen 10a - 10m. Jeder Wärmeerzeuger 2a - 2n verfügt über einen Brenner 3a - 3n, eine Umwälzpumpe 4a - 4n mit einem Rückflussverhinderer 5a - 5n und einen Vorlauftemperaturfühler 6a - 6n. In der Zeichnung sind die Bezugszeichen in der Regel nur in Bezug auf eine von mehreren einander identische oder ähnliche Gerätschaften, hier Wärmeerzeuger und Mischerkreise angegeben. Gleiche Symbole in den Figuren bedeuten auch gleiche Elemente in den betroffenen Gerätschaften. Min-

destens einer der Wärmeerzeuger, im Beispiel der Figur 1 der Wärmeerzeuger 2a besitzt ein Umschaltventil 7, hier beispielsweise im Geräterücklauf platziert, welches die erzeugte Wärme entweder im Heizbetrieb parallel zu den anderen Wärmeerzeugern 2b - 2n der Kaskade dem Zweikammerverteiler 8 oder im Warmwasserbereitungsbetrieb dem Wärmetauscher 24 eines Trinkwasserspeichers 23 zuführt. Am Trinkwasserspeicher 23 befindet sich ein Speicherfühler 25, der die Trinkwassertemperatur misst. Unterschreitet die gemessene Trinkwassertemperatur den eingestellten Sollwert, so wird der Wärmeerzeuger 2a vom Heizbetrieb in den Warmwasserbereitungsbetrieb umgestellt: Das Umschaltventil 7 führt die Wärme dem Wärmetauscher 24 zu und Brenner 3a und Umwälzpumpe 4a werden auf zur Warmwasserbereitung eingestellte Sollwerte geführt.

[0030] Jeder der m Mischerkreise 10a - 10m besitzt eine Baugruppe bestehend aus einer Mischeinrichtung 11a - 11m mit hier nicht dargestelltem zugehörigen Stellantrieb, einer Umwälzpumpe 12a - 12m und einem Vorlauffühler 13a - 13m, wobei die Mischeinrichtung über drei Anschlüsse 14a - 14m, 15a - 15m und 16a - 16m mit dem Zweikammerverteiler 8 verbunden ist. Dabei sind der Anschluss 14a - 14m mit der Vorlaufkammer 51 des Zweikammerverteilers 8 verbunden und die beiden Anschlüsse 15a - 15m und 16a - 16m mit der Rücklaufkammer 52, wobei der Entnahmeanschluss 15a - 15m stromaufwärts des Einspeiseanschlusses 16a - 16m liegt.

[0031] Die Mischeinrichtung 11a - 11m versorgt den zugehörigen Mischerkreis 10a - 10m entweder allein mit heißem Vorlaufwasser über den Anschluss 14a - 14m oder mit einer Mischung aus heißem Vorlaufwasser über den Anschluss 14a - 14m und warmem Rücklaufwasser über den Anschluss 15a - 15m oder allein mit warmem Rücklaufwasser über den Anschluss 15a - 15m bedarfsweise gemischt mit kaltem Rücklaufwasser des Mischerkreises 10a - 10m selbst, wobei der nicht zum Mischen benötigte Teil des Rücklaufwassers über den Anschluss 16a - 16m der Rücklaufkammer 52 des Zweikammerverteilers 8 zugeführt wird. Uber die Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen 15a - 15m und 16a - 16m in der Rücklaufkammer 52 des Zweikammerverteilers 8 erfolgt ein Mengenausgleich in beliebige Richtung, so dass die Entnahme des Mischerkreises 10a - 10m hydraulisch vollständig entkoppelt ist.

[0032] Die Mischerkreise 10a - 10m sind in Hinblick auf den Temperaturbedarf mit einem Temperaturgefälle auf dem Zweikammerverteiler 8 angeordnet. Das heißt, der Temperaturbedarf eines Mischerkreises, z. B. des Mischerkreises 10c, der im Verlauf des Zweikammerverteilers 8 den Wärmeerzeugern 2a - 2n näher liegt als ein anderer Mischerkreis, z.B. 10d, höchstens so hoch oder aber niedriger ist als der des anderen Mischerkreises 10d. Die Reihenfolge der Anordnung kann durch die Auslegungstemperaturen der beteiligten Heizkreise 10a - 10m festgelegt werden. Zunächst ist die Vorlauftemperatur gemäß Auslegungstemperatur maßgeblich. D. h die Vorlauftemperatur eines Mischerkreises, z. B. des Mischerkreises 10c, der im Verlauf des Zweikammerverteilers 8 den Wärmeerzeugern 2a - 2n näher liegt als ein anderer Mischerkreis, z.B. 10d, ist höchstens so hoch oder aber niedriger als der des anderen Mischerkreises 10d. Bei gleichen Vorlauftemperaturen ist die jeweilige Rücklauftemperatur maßgeblich.

[0033] Die Versorgung eines Mischerkreises 10a - 10m aus dem Rücklauf des Zweikammerverteilers 8 führt zur so genannten Rücklaufnutzung. In Verbindung mit der geforderten Anordnung der Mischerkreise 10a - 10m entsprechend einem Temperaturgefälle in Richtung Wärmeerzeuger 2a - 2n ergibt sich beginnend mit dem äußersten Mischerkreis 10m von Mischerkreis zu Mischerkreis bis zu dem den Wärmeerzeugern 2a - 2n am nächsten gelegenen Mischerkreis 10a eine kontinuierliche Absenkung der Rücklauftemperatur mit einer entsprechenden Steigerung des Wirkungsgrades. Um die Kaskade der n parallel geschalteten Wärmeerzeuger 2a - 2n insgesamt von den m Mischerkreisen 10a - 10m hydraulisch zu entkoppeln, werden die beiden Kammern 51 und 52 des Zweikammerverteilers 8 an der am weitesten vom Anschluss der Wärmeerzeuger gelegenen Stelle durch eine hydraulische Weiche 17 miteinander verbunden. An dieser befindet sich der Weichentemperaturfühler 20.

[0034] Sämtliche Temperaturfühler 6, 13, 20, 22, 25 und Umwälzpumpen 4, 12 Brenner 3 und hier nicht gesondert dargestellte Stellantriebe der Mischeinrichtungen 11 und Wärmeerzeuger 2 sind über in den Figuren gestrichelt dargestellte Signal- oder Steuerleitungen mit einem witte-

rungsgeführten Kaskadenregler 21 verbunden. Dieser berechnet aus der von einem Außenfühler 22 gemessenen Außentemperatur die witterungsabhängigen Sollwerte der Temperaturen der einzelnen Mischerkreise 10a - 10m, vergleicht diese mit den von den Temperaturfühlern 13a 13m der Mischerkreise 10a - 10m gemessenen Werten und steuert der Regelabweichung gemäß die hier nicht dargestellten Stellantriebe der Mischeinrichtungen 11a - 11m, z.B. über Dreipunktsignale (auf-stop-zu), wie sie in der DE 19821 256 C1 offenbart sind. Daraus resultiert eine Gesamtwärmeabnahme mit einem Wertepaar Volumenstrom und Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz (Q, AT). Der Kaskadenregler soll die minimale Anzahl von Wärmeerzeugern 2a - 2n aktivieren, die zur Versorgung des akuten Leistungsbedarfes benötigt werden, wobei sowohl die Brenner 3a - 3n als auch die Umwälzpumpen 4a - 4n der nicht-aktivierten Wärmeerzeuger 2a 2n abgeschaltet werden; die Rückflussverhinderer 5a - 5n verhindern dabei ein Zurückfließen von Heizungswasser.

[0035] Die aktiven Wärmeerzeuger 2a - 2n erzeugen diejenige Vorlauftemperatur, die dem Maximum der Sollwerte aller Mischerkreise 10a - 10n entspricht. Um zu ermitteln, wie viel Leistung insgesamt benötigt wird bzw. wie viele Wärmeerzeuger aktiviert werden müssen, wird die Temperatur des Weichentemperaturfühlers 20 mit den Vorlauftemperaturen der aktiven Wärmeerzeuger 2a - 2n verglichen: Ist die Temperatur des Weichentemperaturfühlers 20 genauso hoch wie die Temperatur der Temperaturfühler 6a - 6n der aktivierten Wärmeerzeuger 2a - 2n, so strömt ein Überschuss von Heizungswasser aus der Vorlaufkammer 51 des Zweikammerverteilers 8 in die Rücklaufkammer 52, was bedeutet, dass genügend Leistung bereitgestellt wird. Ist die Temperatur jedoch geringer, so strömt kälteres Heizungswasser aus der Rücklaufkammer 52 in die Vorlaufkammer 51, was bedeutet, dass zu wenig Leistung erzeugt wird. Dies entspricht dem Regelverhalten der Kaskadenregler für herkömmliche Weichentemperaturfühler, bei denen die Weiche zwischen die Wärmeerzeuger und die Verbraucher montiert wird. Somit können die bekannten Regelungen von Wärmeerzeugerkaskaden verwendet werden.

[0036] Der Vorteil des hier beschriebenen Verfahrens bzw. der hier beschriebenen Vorrichtung liegt jedoch darin, dass das im stationären Betrieb über die Weiche 17 aus der Vorlaufkammer 51 in die Rücklaufkammer 52 überströmende heiße Heizungswasser durch die Rücklaufnutzung der Mischerkreise 10a- 10m stark abgekühlt wird, bevor es wieder in die Kaskade der Wärmeerzeuger 2a - 2n gelangt. Dadurch wird die Kaskade bei gleicher Leistung mit geringerer Rücklauftemperatur und höherem Wirkungsgrad betrieben. Durch das damit verbundene größere AT können die Umwälzpumpen 4a - 4n der Wärmeerzeuger 2a - 2n darüber hinaus mit kleinerem Volumenstrom und damit geringerer elektrischer Leistungsaufnahme und mechanischem Verschleiß die gleiche Wärmeleistung transportieren. Der Vorteil der Erfindung liegt also in einem wesentlich effizienteren Betrieb von Komponenten, die bereits heute technisch verfügbar sind.

[0037] Fig. 2 zeigt eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Mehrkreisanlage mit Wandgerätekaskade. Elemente dieser Variante sowie auch später zu erläuternder weiterer Varianten, die mit der Heizungsanlage 1 der Fig. 1 übereinstimmen, erhalten entsprechende Bezugszeichen. Sofern diese Elemente in den Varianten nicht nochmals erläutert werden, wird auf die Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen. In der Fig. 2 sowie in den weiteren Figuren 3 bis 6 fehlen in der Darstellung der Wärmeerzeuger 2a - 2n jeweils die Rückflussverhinderer 5n in Fig. 1. Tatsächlich soll aber in jeder Ausbildungsform jeder Wärmeerzeuger 2a - 2n jeweils einen zu Figur 1 entsprechenden Rückflussverhinderer aufweisen, der auch als Schwerkraftbremse dient.

[0038] Die Heizungsanlage gemäß Fig. 2 enthält einen zusätzlichen Hochtemperaturheizkreis 60, der ungemischt ist und dessen Durchfluss durch ein Thermostatventil 36 geregelt wird. Er enthält keine eigene Umwälzpumpe und wird direkt von den Umwälzpumpen 4a - 4n der Wärmeerzeuger 2a - 2n gespeist. Der Differenzdruck im Hochtemperaturkreis 60 wird durch ein offenes Differenzdruck-Überströmventil 18 konstant gehalten. Unter einem offenen Differenzdruck-Überströmventil 18 soll eine Baugruppe mit Anti-Parallelschaltung eines gewöhnlichen DifferenzdruckÜberströmventils und eines Rückflussverhinderers verstanden werden. Dabei fließt ein Überschuss von der Vorlaufkammer 51 zur Rücklaufkammer 52 des Zweikammerverteilers 8 über das Differenzdruck-Uberströmventil der Baugruppe 18, welches einen von der Höhe des Durchflusses unabhängigen Differenzdruck von typischerweise etwa 200 bis 250mbar bzw. 2 bis 2,5mWS er-

zeugt und damit den Hochtemperaturheizkreis 60 stabil versorgt. Liegt jedoch ein Wassermangel vor, so gelangt dieser differenzdrucklos über den antiparallel geschalteten Rückflussverhinderer des offenen Differenzdruck-UÜberströmventils 18 von der Rücklaufkammer 52 zur Vorlaufkammer 51 des Zweikammerverteilers 8. Der Hochtemperaturheizkreis 60 übernimmt die Funktion der hydraulischen Weiche zwischen der aus den Wärmeerzeugern 2a - 2n bestehenden Wärmeerzeugereinheit und den Mischerkreisen 10a - 10m.

[0039] Der Weichentemperaturfühler 20 befindet sich zwischen dem Vorlaufkammer-Anschluss 34 des Hochtemperaturheizkreises 60 und dem offenen Differenzdruck-Uberströmventil 18, also der Anti-Parallelschaltung des gewöhnlichen Differenzdruck-Uberströmventils und dem Rückflussverhinderer. An dieser Stelle wirkt er in der beschriebenen Weise auf den Kaskadenregler: UÜberströmendes heißes Vorlaufwasser signalisiert ausreichende Leistungsbreitstellung und garantiert zur Versorgung des ungemischten Hochtemperaturheizkreises 60, ausreichenden Druckabfall am Überströmventil, während zurückströmendes kälteres Rücklaufwasser einen Leistungsmangel signalisiert. Somit erkennt der Kaskadenregler 21, wann ausreichend und wann zu wenig Leistung bereitgestellt wird. Die Vorlauftemperatur der Wärmeerzeugerkaskade 2a - 2n entspricht dabei der Vorlauftemperatur des als hydraulische Weiche und gleichzeitig als Verbraucher fungierenden ungemischten Hochtemperaturkreises 60.

[0040] Wieder besitzt mindestens einer der Wärmeerzeuger (in Figur 1 der Wärmeerzeuger 2a) ein Umschaltventil 7, hier beispielsweise im Gerätevorlauf platziert, welches die erzeugte Wärme entweder im Heizbetrieb parallel zu den anderen Wärmeerzeugern 2b - 2n der Kaskade dem Zweikammerverteiler 8 oder im Warmwasserbereitungsbetrieb dem Wärmetauscher 24 eines Trinkwasserspeichers 23 zuführt. Am Trinkwasserspeicher 23 befindet sich der Speicherfühler 25, der die Trinkwassertemperatur misst. Unterschreitet die gemessene Trinkwassertemperatur den eingestellten Sollwert, so wird der entsprechende Wärmeerzeuger 2a vom Heizbetrieb in den Warmwasserbereitungsbetrieb umgestellt: Das Umschaltventil 7 führt die Wärme dem Wärmetauscher 24 zu und Brenner 3a und Umwälzpumpe 4a werden auf einen zur Warmwasserbereitung eingestellte Sollwert geführt.

[0041] Anstelle des ungemischten Hochtemperaturheizkreises 60 kann in einer Heizungsanlage gemäß Fig. 2 auch ein gemischter Hochtemperaturheizkreis 90 eingesetzt werden, wie er in Fig. 7 dargestellt ist. Der Hochtemperaturkreis 90 ist dann über den Vorlaufkammeranschluss 34 an die Vorlaufkammer 51 und über den Rücklaufkammeranschluss 35 an die Rücklaufkammer 52 der Verteilereinheit 8 angeschlossen. Der Hochtemperaturkreis 90 weist eine Umwälzpumpe 91 und ein Drei-Wege-Mischventil 92 auf, so dass der eigene Rücklauf dem Vorlauf des Hochtemperaturkreises 90 regelbar beigemischt werden kann. Des Weiteren ist unterhalb des Drei-WegeMischventils 92 ein offenes Verbindungsstück 93 zwischen Vorlauf und Rücklauf vorgesehen, wodurch der Hochtemperaturkreis 90 zur offenen Baugruppe wird, die die Funktion der hydraulischen Weiche erfüllt. Der Weichentemperaturfühler 20 ist unterhalb des Verbindungsstücks 93 angeordnet und erfüllt dieselbe Funktion wie der Weichentemperaturfühler in allen anderen hier dargestellten Ausbildungsformen der Erfindung.

[0042] Fig. 3 zeigt eine dritte Variante der erfindungsgemäßen Mehrkreisanlage mit einer Kaskade aus Wärmeerzeugern 2a - 2n, z.B. in Form von Wandgeräten. Sie umfasst einen Warmwasserbereiter in Form eines Trinkwasserspeichers 23, in dem ein Wärmetauscher 24 vorgesehen ist. Der Trinkwasserspeicher 23 ist Teil einer offenen Baugruppe 72, die für die Gesamtanlage als hydraulische Weiche dient. Die Baugruppe 72 umfasst ein Umschaltventil 19, welches bei Bedarf die Versorgung des Wärmetauschers 24 freigibt. Sobald die von einem Speicherfühler 25 gemessene Trinkwassertemperatur den geforderten Wert unterschreitet, wird der Sollwert der Kaskade der Wärmeerzeuger 2a - 2n auf den zur Warmwasserbereitung eingestellten Wert erhöht und das Umschaltventil 19 zum Wärmetauscher 24 des Trinkwasserspeichers 23 geöffnet. Der Weichentemperaturfühler 20 stellt dabei in beiden Stellungen des Umschaltventils 19 sicher, dass der Kaskadenregler 21 genügend Leistung aus den Wärmeerzeugern 2a - 2n bereitstellt. Alternativ zum Umschaltventil 19 kann auch eine temperaturabhängige Drosselung des Durchflusses durch den Wärmetauscher 24 eingesetzt werden, z.B. in Form eines hier nicht dargestellten Thermostatventils. Die Drosselung kann in Abhängigkeit der Speichertemperatur oder auch

der Rücklauftemperatur erfolgen. Wird der Wärmetauscher 24 anderweitig eingesetzt, können auch andere Temperaturen maßgeblich sein, z.B. die Raumtemperatur oder die Austrittstemperatur an einem Lüfter.

[0043] Allen drei zu den Fig. 1 bis 3 beschriebenen Heizungsanlagen gemeinsam ist die durch die Wärmerzeuger 2a - 2n erzwungene Durchströmung der Vorlaufkammer 51 sowie die durch die Baugruppen 17 (Fig.1), 60 (Fig. 2) und 72 (Fig. 3) stets offene Verbindung zwischen Vorlaufkammer 51 und Rücklaufkammer 52, die als hydraulische Weiche die zugeführte Wassermenge von der abgeführten entkoppelt. Uberströmendes heißes Vorlaufwasser gelangt jedoch nicht unmittelbar in den Rücklauf der Wärmeerzeuger 2a - 2n, sondern wird über die in einem Temperaturgefälle in Richtung Wärmeerzeuger 2a - 2n angeordneten Mischerkreise 10a - 10m stufenweise abgekühlt, sodass die Entkopplung nicht zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades auf Grund zu hoher Rücklauftemperaturen führt.

[0044] Fig. 4 zeigt eine Heizungsanlage, die eine Solaranlage, zu der hier lediglich eine Solaranlagen-Umwälzpumpe 28 und symbolisch Solarkollektoren 29 gezeigt sind, und einen Pufferspeicher 26 umfasst. Dabei kann die solare Wärme - wie hier gezeigt - über einen im Pufferspeicher 26 liegenden Rohrbündelwärmetauscher 75 übertragen werden. Es könnte auch ein hier nicht dargestellter externer Wärmetauscher mit sekundärer Umwälzpumpe eingesetzt werden. Des Weiteren könnte auch das Heizungswasser aus dem Pufferspeicher 26 direkt in den Solarkollektoren 29 geführt werden. Genauso könnte statt der Solaranlage eine andere hier nicht dargestellte regenerative Wärmequelle (Biomassefeuerung, Kraft-Wärme-Kopplung, Wärmepumpe) genutzt werden. Kennzeichnend für regenerative Wärmequellen sind ihre geringfügige Steuerbarkeit und/oder ihre niedrigen Vorlauftemperaturen. Beides führt zur Notwendigkeit erstens der Speicherung regenerativ gewonnener Wärme, wobei der Pufferspeicher 26 Wärme auf möglichst niedrigem Temperaturniveau aufnehmen können sollte, und zweitens der Nachheizbarkeit mit gut steuerbaren Wärmeerzeugern 2a - 2n, wie beispielsweise Wandgerätekaskaden.

[0045] Der Pufferspeicher 26 verfügt über vier Anschlüsse 76 - 79. Zur Warmwasserbereitung ist ein Trinkwasserspeicher 23 in den Pufferspeicher 26 integriert. Mindestens einer der Wärmeerzeuger 2a - 2n (im Beispiel der Fig. 4 der Wärmeerzeuger 2a) besitzt ein Umschaltventil 7, hier beispielsweise im Gerätevorlauf platziert, welches die erzeugte Wärme entweder im Heizbetrieb parallel zu den anderen Wärmeerzeugern 2b - 2n der Kaskade einem Dreikammerverteiler 9 oder im Warmwasserbereitungsbetrieb dem obersten Pufferanschluss 76 zuführt. Am Pufferspeicher 26 befindet sich ein Speicherfühler 25, der die Pufferwassertemperatur der obersten von drei Zonen misst. Diese Zonen liegen jeweils zwischen zwei unmittelbar benachbarten der insgesamt vier Pufferanschlüsse 76 - 79. Unterschreitet die gemessene Pufferwassertemperatur den eingestellten Sollwert, so wird der entsprechende Wärmeerzeuger 2a vom Heizbetrieb in den Warmwasserbereitungsbetrieb umgestellt: Das Umschaltventil 7 führt die Wärme der obersten Pufferzone zu und der Brenner 3a und die Umwälzpumpe 4a werden auf zur Warmwasserbereitung eingestellte Sollwerte geführt.

[0046] Alle Rückläufe 81a - 81n der Wärmeerzeuger 2a - 2n sind parallel miteinander und mit dem zweithöchsten Pufferanschluss 77 verbunden. So entnehmen die jeweils vom Kaskadenregler 21 aktivierten Wärmeerzeuger 2a - 2n Pufferwasser oberhalb der mittleren Zone und führen es - angetrieben von den Umwälzpumpen 4a - 4n - der Vorlaufkammer 82 des Dreikammerverteilers 9 zu. Auf diesem sind m Mischerkreise 10a - 10m mit einem Temperaturgefälle in Richtung Wärmeerzeugerkaskade 2a - 2n angeordnet, die auch aus einer ersten Rücklaufkammer 83 des Dreikammerverteilers 9 gespeist werden können. Von den Mischerkreisen 10a - 10m sind eine Teilanzahl, nämlich die Mischerkreise 10a - 10f Niedertemperaturkreise, die typischerweise so genannte Flächenheizkreise (Decken, Wand und Fußbodenheizung) mit Rücklauftemperaturen von höchstens 30°C versorgen. Die übrigen Mischerkreise 10g - 10m sind Hochtemperaturkreise (Radiatoren, Konvektoren, Lufterhitzer) mit höheren Rücklauftemperaturen. Während die Hochtemperaturkreise 10g - 10m nach dem bereits beschriebenen Verfahren der Rücklaufnutzung ihre Rückläufe stromabwärts der Entnahme in die erste Rücklaufkammer 83 einspeisen, werden die Rückläufe der Niedertemperaturkreise 10a - 10f in einem separaten Niedertemperatursammler 84 gesammelt, welche die dritte Verteilerkammer oder zweite Rücklaufkammer des Dreikam-

merverteilers 9 bildet. Diese erste Rücklaufkammer 83 ist mit dem dritten Pufferanschluss 78 verbunden und die zweite Rücklaufkammer 84 mit dem untersten Pufferanschluss 79.

[0047] Die letzte, am weitesten vom Anschluss der Wärmeerzeugerkaskade 2a - 2n entfernte Baugruppe bildet wieder eine hydraulische Weiche 17, die die Vorlaufkammer 82 mit der ersten Rücklaufkammer 83 verbindet. An der Weiche 17 befindet sich wieder der Weichentemperaturfühler 20. Sämtliche Temperaturfühler, Umwälzpumpen, Brenner und Stellantriebe der Mischeinrichtungen und Wärmeerzeuger sind über gestrichelt dargestellte Signal- oder Steuerleitungen mit dem witterungsgeführten Kaskadenregler 21 verbunden. Dieser berechnet aus der vom AuBenfühler 22 gemessenen Außentemperatur die witterungsabhängigen Sollwerte der Temperaturen der einzelnen Mischerkreise 10a -10m, vergleicht diese mit den von den Temperaturfühlern 6a - 6m der Mischerkreise 10a - 10m gemessenen Werten und steuert der Regelabweichung gemäß die hier nicht dargestellten Stellantriebe der Mischeinrichtungen 11a - 11m über Dreipunktsignale (auf-stop-zu). Daraus resultiert eine Gesamtwärmeabnahme mit einem Wertepaar Volumenstrom und Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz (Q, AT).

[0048] Der Kaskadenregler 21 soll die minimale Anzahl der Wärmeerzeuger 2a - 2n aktivieren, z. B. die Wärmeerzeuger 2a - 2h, die zur Versorgung des akuten Leistungsbedarfes benötigt werden, wobei sowohl die Brenner 3i - 3n als auch die Umwälzpumpen 4i -.4n der nicht-aktivierten Wärmeerzeuger 2i - 2n abgeschaltet werden. Hier nicht gesondert dargestellte Rückflussverhinderer (siehe 5 - 5n in Fig. 5) verhindern dabei ein Zurückfließen von Heizungswasser. Die aktiven Wärmeerzeuger 2a - 2h erzeugen diejenige Vorlauftemperatur, die dem Maximum der Sollwerte aller Mischerkreise 10a - 10m entspricht.

[0049] Um zu ermitteln, wie viel Leistung insgesamt benötigt wird bzw. wie viele Wärmeerzeuger 2a - 2n aktiviert werden müssen, wird die Temperatur des Weichentemperaturfühlers (20) mit den Vorlauftemperaturen der aktiven Wärmeerzeuger 2a - 2h verglichen: Ist die Temperatur des Weichentemperaturfühlers 20 genauso hoch wie die Temperatur der Temperaturfühler 6a - 6h der aktivierten Wärmeerzeuger 2a - 2h,, so strömt ein Uberschuss von Heizungswasser aus der Vorlaufkammer 82 des Dreikammerverteilers 9 in die erste Rücklaufkammer 83, was bedeutet, dass genügend Leistung bereitgestellt wird. Ist die Temperatur jedoch geringer, so strömt kälteres Heizungswasser aus der ersten Rücklaufkammer 83 in die Vorlaufkammer 82, was bedeutet, dass zu wenig Leistung erzeugt wird. Dann wird mindestens ein weiterer Wärmeerzeuger 2i dazugeschaltet. Dies entspricht dem Regelverhalten der Kaskadenregler für Heizungsanlagen nach dem Stand der Technik, bei denen die hydraulische Weiche mit Weichentemperaturfühler zwischen die Wärmeerzeuger und die Verbraucher montiert wird.

[0050] Sämtliche Mischeinrichtungen 11a bis 11m verfügen über jeweils drei Anschlüsse 14a 14m, 15a - 15m und 16a -16m. Für die Hochtemperaturmischerkreise 10g - 10m wird beispielhaft der Mischerkreis 10g dargestellt. Der Mischerkreisvorlauf 85g wird entweder mit einer Mischung vom Vorlaufkammeranschluss 14g und vom Rücklaufkammeranschluss 15g oder vom Rücklaufkammeranschluss 15g und vom eigenen Mischerkreisrücklauf 86g versorgt. Gleiches gilt für alle Mischerkreise 10a - 10m. Die Rücklaufkammeranschlüsse 15a - 15m münden jeweils in die erste Rücklaufkammer 83. Dorthin münden auch die Rücklaufanschlüsse 16g - 16m der Hochtemperaturmischerkreise 10g - 10m, während die Rücklaufkammeranschlüsse 16a - 16f der Niedertemperaturmischerkreise 10a - 10f in die zweite Rücklaufkammer 84 münden.

[0051] Der Kaskadenregler 21 führt jede Mischerkreisvorlauftemperatur mittels eines 3- Punktsignals über den hier nicht dargestellten Stellantrieb der jeweiligen Mischeinrichtung 11a - 11m. Der Vorteil des hier beschriebenen Verfahrens bzw. der hier beschriebenen Vorrichtung liegt darin, dass das im stationären Betrieb über die hydraulische Weiche 17 aus dem Vorlauf in den Rücklauf überströmende heiße Heizungswasser durch die Rücklaufnutzung der Mischerkreise 10a - 10m stark abgekühlt wird. Darüber hinaus können sich die Mischerkreise 10a - 10m über die erste Rücklaufkammer 83 direkt - also ohne Zuheizen der Wärmeerzeugerkaskade 2a - 2naus dem Pufferspeicher 26 versorgen, wenn die Temperatur am zweit-untersten Pufferanschluss 78 nicht unter der geforderten Vorlauftemperatur liegt. Selbst dann, wenn die Temperatur des Pufferanschlusses 78 zwar unterhalb der geforderten Vorlauftemperatur aber noch über der

Rücklauftemperatur eines der Mischerkreise 10a-10m liegt, kann der betroffene Mischerkreis dem Pufferspeicher 26 noch Wärme auf niedrigem Temperaturniveau entnehmen und so die Wärmeerzeuger 2a - 2n entlasten, die dann lediglich noch nachheizen müssen.

[0052] Durch den separaten Rücklaufsammler, d.h. die zweite Rücklaufkammer 84 für die kältesten Rückläufe ist gewährleistet, dass die unterste Zone des Pufferspeichers 26 tiefstmöglich abgekühlt wird, was den Pufferspeicher 26 oben länger heiß hält und ihn unten gleichzeitig aufnahmefähig für Wärme auf niedrigem Temperaturniveau macht. Dadurch wird die Heizungsanlage bei gleicher Leistung mit einem höheren Anteil regenerativ gewonnener Wärme betrieben. Der Vorteil der Erfindung liegt also erneut in einem wesentlich effizienteren Betrieb von Komponenten, die bereits heute technisch verfügbar sind.

[0053] Fig. 5 zeigt eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Mehrkreisanlage mit Wandgerätekaskade 2a - 2n, regenerativem Wärmeerzeuger (gezeigt sind hier die zugehörige Umwälzpumpe 28 und symbolisch Sonnenkollektoren 29) und Pufferspeicher 26. Sie umfasst einen über den Vorlaufkammeranschluss 34 und den Rücklaufkammeranschluss 35 an die Verteilereinheit 9 angeschlossenen weiteren, ungemischten Hochtemperaturheizkreis 60, wie er bereits zur Ausbildungsform gemäß Fig. 2 beschrieben wurde. Sein Durchfluss ist durch ein Thermostatventil 36 geregelt. Der Heizkreis 60 enthält keine eigene Umwälzpumpe und wird direkt von den Umwälzpumpen 4a - 4n der Wärmeerzeuger 2a - 2n gespeist. Im Übrigen wird auf die entsprechenden Ausführungen zu Fig. 2 verwiesen, wobei auch die dortigen Bezugszeichen in Bezug auf den Heizkreis 60 übernommen wurden. Alternativ kann auch ein gemischter Heizkreis 90, wie er in Fig. 7 dargestellt und im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben ist, eingesetzt werden.

[0054] Es ist entsprechend der Ausbildungsform gemäß Fig. 4 ein Dreikammerverteiler 9 vorgesehen, der in der zu Fig. 4 vorgesehenen Weise ausgebildet ist und in entsprechender Weise an die Mischerkreise 10a - 10m angeschlossen ist. Zudem sind wie in Fig. 4 eine Solaranlage (28, 29) oder eine sonstige regenerative Energiequelle sowie ein Pufferspeicher 26 vorgesehen, in dem ein Trinkwasserspeicher 23 angeordnet ist. Anders als in der Ausbildungsform gemäß Fig. 4 ist nach Fig. 5 das Umschaltventil 7 an einem der Wärmeerzeuger, hier im Beispiel Wärmeerzeuger 2a, im Rücklauf platziert, was für den Trinkwasserspeicher einen gesonderten Wärmetauscher 88 erforderlich macht.

[0055] Das Umschaltventil 7 führt die erzeugte Wärme entweder im Heizbetrieb parallel zu den anderen Wärmeerzeugern 2b - 2n der Kaskade dem Dreikammerverteiler 9 oder im Warmwasserbereitungsbetrieb dem Wärmetauscher 88 des Trinkwasserspeichers 23 zu. Am Trinkwasserspeicher 23 befindet sich ein Speicherfühler 25, der die Trinkwassertemperatur misst. Unterschreitet die gemessene Trinkwassertemperatur den eingestellten Sollwert, so wird der entsprechende Wärmeerzeuger 2a vom Heizbetrieb in den Warmwasserbereitungsbetrieb umgestellt: Das Umschaltventil 7 führt die Wärme dem Wärmetauscher 88 zu und Brenner 2a und Umwälzpumpe 4a werden auf zur Warmwasserbereitung eingestellte Sollwerte geführt.

[0056] Der Pufferspeicher 26 weist drei Anschlüsse 77 bis 79 auf, die in der zu Fig. 4 beschriebenen Weise an den Dreikammerverteiler 9 und die Wärmeerzeuger 2a - 2n angeschlossen sind. Der Wärmetauscher 88 des Trinkwasserspeichers 23 ist - wie bereits dargestellt - an einen der Wärmeerzeuger, im vorliegenden Beispiel an den Wärmeerzeuger 2a angeschlossen.

[0057] Fig. 6 zeigt eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Mehrkreisanlage mit Wandgerätekaskade, regenerativem Wärmeerzeuger und Pufferspeicher. Sie enthält eine offene Baugruppe 72 mit Umschaltventil 73 zur Versorgung eines Warmwasserbereiters mit einem in einem Trinkwasserspeicher 23 liegenden Wärmetauscher 24. Sobald die vom Speicherfühler 25 gemessene Trinkwassertemperatur den geforderten Wert unterschreitet, wird der Sollwert der Kaskade der Wärmeerzeuger 2a - 2n auf den zur Warmwasserbereitung eingestellten Wert erhöht und das Umschaltventil 19 zum Wärmetauscher 24 des Trinkwasserspeichers 23 geöffnet. Der Weichentemperaturfühler 20 stellt dabei in beiden Stellungen des Umschaltventils sicher, dass der Kaskadenregler 21 genügend Leistung aus den Wärmeerzeugern 2a - 2n bereitstellt. Da die Warmwasserbereitung jetzt außerhalb des Pufferspeichers 26 erfolgt, besitzt er nur noch drei Anschlüsse 77 bis 79 bzw. zwei Zonen.

[0058] Die erfindungsgemäße Heizungsanlage kann - wie in den Ausführungsbeispielen dargestellt - verschiedene Kammerverteilertypen, optional einen Pufferspeicher, optional eine Trinkwasserversorgung, separat oder mit einem Pufferspeicher kombiniert, aufweisen. Die hydraulische Weiche kann durch eine einfache Verbindung zwischen zwei Kammern des Kammerverteilers ausgebildet sein oder als funktionales Bauteil, z.B. als Heizkreis oder zur Trinkwasserbereitung. Es ist aus den Ausführungsbeispielen ersichtlich, dass weitere Kombinationen der vorgestellten Anlagenteile im Sinne der Erfindung zusammengestellt werden können.

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BEZUGSZEICHENLISTE:

10 10 10 11 12 13 14 15 16 17 18

19 20

21 22 23 24 25 26 28 29 30

31

Heizungsanlage a-n Wärmeerzeuger einer Kaskade a-n Brenner des Wärmeerzeugers einer Kaskade a-n Umwälzpumpe des Wärmeerzeugers einer Kaskade a-n _Rückflussverhinderer des Wärmeerzeugers einer Kaskade a-n Temperaturfühler des Wärmeerzeugers einer Kaskade Umschaltventil im Wärmeerzeuger einer Kaskade Zweikammerverteiler einer Mehrkreisanlage Dreikammerverteiler einer Mehrkreisanlage a-m Mischerkreis einer Mehrkreisanlage, davon a-f _Niedertemperatur-Mischerkreise und g-m Hochtemperatur-Mischerkreise a-m Mischeinrichtung des Mischerkreises einer Mehrkreisanlage a-m Umwälzpumpe des Mischerkreises einer Mehrkreisanlage a-m Temperaturfühler des Mischerkreises einer Mehrkreisanlage a-m Vorlaufentnahmeanschluss des Verteilers einer Mehrkreisanlage a-m Rücklaufentnahmeanschluss des Verteilers einer Mehrkreisanlage a-m Rücklaufeinspeiseanschluss des Verteilers einer Mehrkreisanlage offene Weiche des Verteilers einer Mehrkreisanlage offenes Differenzdruck-Überströmventil des Verteilers einer Mehrkreisanlage Umschaltventil Weichentemperaturfühler der offenen Baugruppe des Verteilers einer Mehrkreisanlage Witterungsgeführter Kaskadenregler einer Mehrkreisanlage Außenfühler einer witterungsgeführten Heizungsregelung Warmwasserbereiter als Trinkwasserspeicher Wärmetauscher des Warmwasserbereiters Speicherfühler des Warmwasserbereiters Pufferspeicher einer Heizungsanlage Umwälzpumpe einer Solaranlage Solarkollektoren einer Solaranlage Im Pufferspeicher integrierter Trinkwasserbehälter als Warmwasserbereiter

Vorlaufkammer-Anschluss eines Zwei- oder Dreikammerverteilers

32 Rücklaufkammer-Anschluss eines Zwei- oder Dreikammerverteilers

33 Niedertemperatur-Rücklaufsammler-Anschluss eines Dreikammerverteilers

34 Vorlaufkammer-Anschluss der offenen Baugruppe eines Zwei- oder Dreikammerverteilers

35 Rücklaufkammer-Anschluss der offenen Baugruppe eines Zwei- oder Dreikammerverteilers

36 Thermostatventil

51 Vorlaufkammer

52 Rücklaufkammer

60 Ungemischter Hochtemperaturheizkreis mit Weichenfunktion 72 offene Baugruppe

75 Rohrbündelwärmetauscher

76-79 Anschlüsse des Pufferspeichers

81 a-n Rückläufe

82 Vorlaufkammer des Dreikammerverteilers

83 erste Rücklaufkammer des Dreikammerverteilers

84 zweite Rücklaufkammer des Dreikammerverteilers

859g Mischerkreisvorlauf

869g Mischerkreisrücklauf

88 Wärmetauscher

90 gemischter Hochtemperaturheizkreis als offene Baugruppe 91 Umwälzpumpe

92 Drei-Wege-Mischventil

93 offenes Verbindungsstück

Claims

Patentansprüche

1. Heizungs- oder Kühlungsanlage mit einer aus mindestens einem Wärme-/Kälteerzeuger (2a - 2n) bestehenden Wärme-/Kälteerzeugereinheit und einer aus mindestens einem Mischerkreis (10a - 10m) bestehenden Verbrauchereinheit, wobei a) eine Verteilereinheit (8, 9) eine den Vorlauf der Wärme-/Kälteerzeugereinheit zum mindestens einen Mischerkreis (10a - 10m) transportierende Vorlaufkammer (51, 82) und eine den Rücklauf des mindestens einen Mischerkreises (10a - 10m) aufnehmende erste Rücklaufkammer (52, 83, 84) umfasst,

b) der mindestens eine Mischerkreis (10a - 10m) über jeweils eine Mischeinrichtung (11a 11m) regelbar aus der Vorlaufkammer (51, 82) und der ersten Rücklaufkammer (52, 83, 84) speisbar ist, und

d) zur vollständigen hydraulischen Entkopplung von Wärme-/Kälteerzeugereinheit und Verbrauchereinheit in Flussrichtung des Vorlaufs in der Verteilereinheit (8, 9) gesehen hinter der Verbrauchereinheit eine hydraulische Weiche (17, 60, 72) vorgesehen ist.

2, Heizungs- oder Kühlungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Weiche (17, 60, 72) Teil eines funktionalen Bauteils, insbesondere eines Heiz-/ Kühlkreises oder eines Wärme-/Kältetauschers ist.

3. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das funktionale Bauteil ein ungemischter Heiz-/Kühlkreis (60) ist, wobei zwischen Vorlauf und Rücklauf des Heiz-/Kühlkreises (60) ein Differenzdruck-UÜberströmventil vorgesehen ist.

4. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Vorlauf und Rücklauf des Heiz-/Kühlkreises (60) antiparallel zum Differenzdruck-Uberströmventil ein Rückflussverhinderer geschaltet ist.

5. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Rücklaufkammer (52, 83, 84) vorgesehen ist, wobei die erste Rücklaufkammer (52, 83) den Rücklauf von mindestens einem Mischerkreis einer ersten Art (10g - 10m) aufnimmt und die zweite Rücklaufkammer (84) den Rücklauf von mindestens einem Mischerkreis einer zweiten Art (10a - 10f) aufnimmt und die Rücklauftemperatur des mindestens einen Mischerkreises der zweiten Art (10a - 10f) im Falle der Heizung unter, im Falle der Kühlung über der Rücklauftemperatur des mindestens einen Mischerkreises der ersten Art (10g - 10m) liegt.

6. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Mischerkreis der ersten Art (10g - 10m) im Falle der Heizung ein Hochtemperaturmischerkreis, beispielsweise für Radiatoren, im Falle der Kühlung ein Mischerkreis niedrigerer Temperatur, beispielsweise ein Gebläsekühlkreis, ist und der mindestens eine Mischerkreis der zweiten Art (10a - 10f) im Falle der Heizung ein Niedertemperaturmischerkreis, beispielsweise für Flächenheizungen wie z.B. eine Fußbodenheizung, im Falle der Kühlung ein Mischerkreis höherer Temperatur, beispielsweise ein Flächenkühlkreis, insbesondere ein Betonkühlkreis ist.

7. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme-/Kälteerzeugereinheit eine Mehrzahl von Wärme-/Kälteerzeugern (2a - 2n) umfasst.

8. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme-/Kälteerzeuger (2a - 2n) in einer Kaskade geschaltet und über einen Kaskadenregler (21) geregelt sind.

9. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pufferspeicher (26) vorgesehen ist.

10. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Pufferspeicher (26) im Falle der Heizung an einer regenerativen Wärmequelle, insbesondere an einer Solaranlage, einer Biomassefeuerung, einer Kraft-Wärme-Kopplung oder einer Wär-

11.

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mepumpe, im Falle der Kühlung an einer solaren oder regenerativ betriebenen Absorberkühlung angeschlossen ist.

Heizungs- oder Kühlungsanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Pufferspeicher (26) des Weiteren von mindestens einem der Wärme-/Kälteerzeuger (2a - 2n) gespeist ist.

Heizungs- oder Kühlungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Heizung ein unterster, im Falle der Kühlung ein oberster Pufferanschluss (79) des Pufferspeichers (26) von der ersten Rücklaufkammer (83) gespeist ist und im Falle der Heizung ein zweitunterster, im Falle der Kühlung ein zweitoberster Pufferanschluss (77) mit dem Rücklauf des mindestens einen Wärme-/Kälteerzeugers (2a - 2n) verbunden ist.

Heizungs- oder Kühlungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11 mit Rückbezug auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Heizung ein unterster, im Falle der Kühlung ein oberster Pufferanschluss (79) mit der zweiten Rücklaufkammer (84), im Falle der Heizung ein zweitunterster, im Falle der Kühlung ein zweitoberster Pufferanschluss (78) mit der ersten Rücklaufkammer (83) und im Falle der Heizung ein drittunterster, im Falle der Kühlung ein drittoberster Pufferanschluss (77) mit dem Rücklauf des mindestens einen Wärme-/Kälteerzeugers (2a - 2n) verbunden ist.

Heizungs- oder Kühlungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wärme-/Kälteerzeuger (2a - 2n) jeweils eine Umwälzpumpe (4a - 4n) aufweist.

Heizungs- oder Kühlungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wärme-/Kälteerzeuger (2a - 2n) einen Rückflussverhinderer (5a - 5n) aufweist.

Heizungs- oder Kühlungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischerkreise (10a - 10m) entlang der Verteilerkammer (8, 9) so angeordnet sind, dass die Auslegungstemperatur jedes Mischerkreises (10a - 10m) im Falle der Heizung so hoch wie oder niedriger, im Falle der Kühlung so niedrig wie oder höher als die Auslegungstemperatur jedes näher der hydraulischen Weiche (17, 60, 72) angeordneten Heiz-/Kühlkreises (10a - 10m) ist.

Heizungs- oder Kühlungsanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung vorrangig durch die Vorlauftemperatur bestimmt ist und bei gleicher Vorlauftemperatur die Rücklauftemperatur jedes Mischerkreises (10a - 10m) maßgeblich ist.

Verfahren zum Betrieb einer Heizungs- oder Kühlungsanlage, welche eine aus mindestens einem Wärme-/Kälteerzeuger (2a - 2n) bestehende Wärme-/Kälteerzeugereinheit und eine aus mindestens einem Mischerkreis (10a - 10m) bestehende Verbrauchereinheit umfasst, bei dem eine Verteilereinheit (8, 9) den Vorlauf der Wärme-/Kälteerzeugereinheit der Verbrauchereinheit zuführt und den Rücklauf der Verbrauchereinheit aufnimmt, der Mischerkreis (10a - 10m) regelbar aus dem in der Verteilereinheit (8, 9) gegebenen Vorlauf und Rücklauf gespeist wird und Wärme-/Kälteerzeugereinheit und Verbrauchereinheit in Flussrichtung des Vorlaufs in der Verteilereinheit (8, 9) hinter der Verbrauchereinheit vollständig voneinander hydraulisch entkoppelt werden.

Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Entkopplung in einer offenen funktionalen Baugruppe erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass als offene funktionale Baugruppe ein Wärme-/Kältetauscher (71), z.B. für eine Trinkwasserbereitung (70), eingesetzt wird, wobei der Wärme-/Kältetauscher (71) allein im Bedarfsfall zugeschaltet wird oder der Durchfluss durch den Wärme- /Kältetauscher (71) in Abhängigkeit einer Temperatur, z.B. einer Speichertemperatur, Rücklauftemperatur, Austrittstemperatur eines Lüfters oder Raumtemperatur, gedrosselt wird, beispielsweise mit einem Thermostatventil.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklauf einer ersten Gruppe von Mischerkreisen (10g - 10m) einer ersten Rücklaufkammer (83) und der Rücklauf einer zweite Gruppe von Mischerkreisen (10a - 10f) mit gegenüber den Mischerkreisen (10g - 10m) der ersten Gruppe im Falle der Heizung niedrigerer, im Falle der Kühlung höherer Rücklauftemperatur einer zweiten Rücklaufkammer (84) zugeführt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Heiz-/Kühlmedium aus der zweiten Rücklaufkammer (84) im Falle der Heizung einem untersten, im Falle der Kühlung einem oberster Pufferanschluss (79) und das Heiz- /Kühlmedium aus der ersten Rücklaufkammer (83) im Falle der Heizung einem zweituntersten, im Falle der Kühlung einem zweitobersten Pufferanschluss (78) eines Pufferspeichers (26) zugeführt wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Pufferspeicher (26) im Falle der Heizung von einer regenerativen Wärmequelle, insbesondere einer Solaranlage, einer Biomassefeuerung, einer Kraft-Wärme-Kopplung oder einer Wärmepumpe, erwärmt und im Falle der Kühlung durch eine solare oder regenerativ betriebene Absorberkühlung gekühlt wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung der Rückläufe der Mischerkreise (10a - 10m) zur Verteilereinheit (8, 9) derart erfolgt, dass die Rücklaufzuführung der Mischerkreise (10a - 10m) mit Auslegungstemperatur in Flussrichtung des Rücklaufs in der Verteilereinheit (8, 9) gesehen hinter der Rücklaufzuführung der Mischerkreise (10a - 10m) mit im Falle der Heizung höherer, im Falle der Kühlung niedrigerer Auslegungstemperatur erfolgt, wobei die Vorlauftemperatur vorrangig zu beachten ist und erst bei gleicher Vorlauftemperatur die Rücklauftemperatur maßgeblich ist.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen