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Selbsttätige Regelvorrichtung für unmittelbar an ein Versorgungsnetz
angeschlossene Wasser-Sammelheizungsanlagen Die Erfindung betrifft eine selbsttätige
Regelvorrichtung für unmittelbar an ein Versorgungsnetz angeschlossene Wasser-Sammelheizungsanlagen,
in deren Rücklaufleitung zum Versorgungsnetz ein in Abhängigkeit von der Temperatur
des Rücklaufwassers thermostatisch gesteuerter Mengenregler angeordnet ist.
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Bei bekannten Anlagen dieser Art ist die Durchlauföffnung des Regelventils
(Mengenreglers) für die größte Belastung bemessen, die in der Anlage vorkommen kann.
Dies bedeutet, daß das Ventil in der Übergangszeit, z. B. im frühen Herbst oder
späten Frühjahr, bei geringer Belastung der Heizungsanlage im unteren Teil seiner
Regelcharakteristik arbeitet, was eine unbefriedigende Regelung ergibt. Bei kleinen
Belastungen ist nämlich die Hubhöhe des Ventils gering, so daß Zunder und andere
Verunreinigungen in dem von der Versorgungsquelle zugeführten und in der Anlage
umlaufenden Wasser das Ventil in seiner Einstellung beeinträchtigen können.
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Es wird zwar zuweilen dem Regelventil ein weiteres, von Hand bedienbares
Ventil parallel geschaltet. Hierdurch erreicht man jedoch nur eine Verlagerung des
Regelbereichs des thermostatgesteuerten Ventils, nicht aber eine genaue Regelung
der Rücklaufwassermenge.
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Die Wirtschaftlichkeit einer Heizungsanlage wird in hohem Grade davon
beeinflußt, daß auch bei geringerem Wärmeverbrauch in der Anlage nicht mehr Rücklaufwasser
an die Versorgungsquelle zurückgeschickt wird als notwendig, sowie daß die Temperatur
des Rücklaufwassers bei Abgabe an die Rücklaufleitung des Versorgungsnetzes so niedrig
ist, wie es dem Wärmebedarf der Anlage entspricht. Die Wirtschaftlichkeit hängt
somit von der Genauigkeit der Regelung, d. h. von der Charakteristik des Regelventils
und bei Handregelung mit Hilfe eines zusätzlichen Ventils von einer ständigen und
sorgfältigen Beaufsichtigung ab, was einen gewissen Aufwand erfordert.
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Es ist zwar bekannt, einem in der Rücklaufleitung eines Warmwasserbereiters
eingeschalteten Mengenregler ein zusätzliches Ventil parallel zu schalten. Während
hierbei der Mengenregler in Abhängigkeit von der Temperatur des Rücklaufwassers
arbeitet, ist die Durchlaßmenge des zusätzlichen Ventils von der Wassertemperatur
in der Vorlaufleitung des Warmwasserbereiters abhängig, was darauf beruht, daß es
sich um eine Fernheizanlage handelt, bei der außerhalb der Heizperiode die Vorlauftemperatur
der Warmwasserbereitung niedrig gehalten wird. Hierdurch soll erreicht werden, daß
bei den verschiedenen Betriebsarten im Winter oder Sommer der Mengenregler oder
nur das zusätzliche Ventil den gesamten Abfluß regelt.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine selbsttätige Regelvorrichtung
zu schaffen, bei der sich unabhängig von der Temperatur in der Vorlaufleitung zu
jeder Jahreszeit, also unabhängig von der Größe der Heizleistung, eine genaue Regelung
ergibt. Hierfür ist bei einer Regelvorrichtung der eingangs angeführten Gattung
nach der Erfindung dem Mengenregler ein ebenfalls von der Temperatur des Rücklaufwassers
gesteuertes, zusätzliches Ventil parallel geschaltet, dessen Durchflußöffnung bei
Temperaturen innerhalb des Temperaturbereichs des Rücklaufwassers von der Durchflußöffnung
des Mengenreglers verschieden und derart einstellbar ist, daß es bei einer anderen
Temperatur schließt als der Mengenregler.
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Dadurch wird erzielt, daß bei passender Wahl der Schließtemperaturen
der beiden Ventile dasjenige Ventil, das die kleinere Durchflußöffnung hat, die
Regelung der Rücklaufwassermenge übernimmt. Das trifft z. B. für die Übergangszeit
im Herbst oder im
Frühjahr zu, wenn nur eine kleinere Wassermenge
von der Versorgungsquelle für die Heizungsanlage verbraucht wird, während beide
Ventile die Warmwassermenge in Zeiträumen regeln, z. B. im Winter, wenn eine größere
Warmwassermenge von der Versorgungsquelle für die Heizungsanlage benötigt wird.
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Die Regelgenauigkeit ist in den Zeiträumen, in denen nur das Ventil
mit der kleineren Durchflußöffnung den Regelvorgang beeinflußt, wesentlich größer,
als wenn ständig nur ein Ventil mit einer so großen Durchflußöffnung verwendet wird,
die dem größten Wärmeverbrauch der Anlage entspricht.
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Eine Ausführung der Erfindung ist in der Weise möglich, daß das Ventil
mit der kleineren Durchflußöffnung mit einer höheren Öffnungstemperatur arbeitet
als das Ventil mit der größeren Durchflußöffnung. Umgekehrt kann aber auch das Ventil
mit der größeren Durchflußöffnung in Zeiträumen mit großem Wärmeverbrauch mit einer
höheren öffnungstemperatur arbeiten als das Ventil mit der kleineren Durchflußöffnung.
Man wird die eine oder andere Anordnung wählen, je nach dem Belastungsfall und den
besonderen Umständen.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Es
zeigt Fig. 1 eine Heizungsanlage mit einer Regelvorrichtung nach der Erfindung im
Schema, Fig. 2 Kurven für die Größe der Durchflußöffnung in Abhängigkeit von der
Rücklaufwassertemperatur für ein Ventil mit kleiner Durchflußöffnung und für ein
Ventil mit großer Durchflußöffnung, beide für eine Anlage während der Heizperiode
im Winter bei großem Wärmeverbrauch, Fig. 3 eine Kurve, die die gesamte Durchflußöffnung
für die beiden Ventile darstellt, deren Charakteristiken in Fig. 2 gezeigt sind,
Fig. 4 Kurven für zwei Ventile, beide für eine Anlage in den Übergangszeiten im
Frühjahr und im Herbst bei niedrigem Wärmeverbrauch, und Fig. 5 eine Kurve, die
die gesamte Durchflußöffnung für die beiden Ventile darstellt, deren Charakteristiken
in Fig. 4 gezeigt sind.
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In Fig. 1 ist schematisch eine bekannte, thermostatisch geregelte
Heizungsanlage gezeigt, vorzugsweise eine Fernheizanlage, die von einer nicht gezeigten
Versorgungsquelle, wie einem Heizkessel oder einem Fernheizwerk, über eine Vorlaufleitung
1 mit einem Wärmeträger, wie warmem Wasser, versorgt wird. Das Warmwasser läuft
in der Hausheizungsanlage durch eine Vorlaufleitung 2, die Heizkörper 3 und eine
Rücklaufleitung 4 mit der an sich bekannten Kurzschlußleitung mit einem Rücklaufwasser-Beimischventil
S um, bis das Wasser auf eine festgelegte Temperatur, z. B. 40° C, abgekühlt ist.
Bei dieser Temperatur wird ein in der Rücklaufleitung 6 des Versorgungsnetzes (Fernheiznetzes)
vorgesehenes und von der Temperatur des Rücklaufwassers thermostatisch gesteuertes
Mengen- oder Regelventil 7 geöffnet. Das abgekühlte Wasser wird über einen Wassermesser
8 an den nicht dargestellten Heizkessel oder das Fernheizwerk zurückgeführt. Da
das Regelventil 7 ohne das zusätzliche Ventil 9 in einer Umgehungsleitung des Ventils
7 mit einer maximalen Durchflußöffnung entsprechend der größten Rücklaufwassermenge
der Hausanlage, d. h. im Winterbetrieb, bemessen ist, arbeitet dieses Ventil in
übergangszeiten, wenn die Rücklaufwassermenge nur gering ist, z. B. 10% der maximalen
Menge, nur im niederen Teil seiner Charakteristik und gibt daher eine unbefriedigende
Regelung, unter anderem die eingangs angeführten Schwierigkeiten, die wegen der
in diesem Fall geringen Hubhöhe des Ventils entstehen können.
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In einer Anlage gemäß der Erfindung ist daher dem Regelventil 7, wie
in Fig. 1 dargestellt, ein ebenfalls von der Temperatur des Rücklaufwassers gesteuertes,
zusätzliches Ventil 9 parallel geschaltet, dessen Durchflußöffnung bei jeder Temperatur
innerhalb des Temperaturbereichs des Rücklaufwassers von der Durchflußöffnung des
Regelventils verschieden ist und das dazu bestimmt ist, bei einer anderen Temperatur
zu öffnen als das Regelventil 7. In Fig. 2 sind Kurven 10 und 11 für die Größe A
der Durchflußöffnung in Abhängigkeit von der Temperatur T des Rücklaufwassers gezeigt,
und zwar für ein Regelventil 7 mit großer, maximaler Durchflußöffnung oder für ein
zusätzliches Ventil 9 mit einer wesentlich kleineren; maximalen Durchflußöffnung.
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Durch Parallelschaltung der beiden Ventile 7 und 9 mit Durchflußcharakteristiken
wird die in Fig. 3 gezeigte, für einen großen Wärmeverbrauch, z. B. im Winter, verwendbare,
gesamte Durchflußcharakteristik erreicht, wobei die Öffnungstemperaturen der zwei
Ventile TS, T," so eingestellt sind, daß T, größer als T," ist. Dadurch wird erzielt,
daß das Ventil 7, weiter unten das große Ventil genannt, bei der Temperatur TS,
die z. B. 40° C sein kann, öffnet und offen sein wird, wenn der Wärmeverbrauch der
Anlage groß ist, während das zusätzliche Ventil 9, weiter unten das kleine Ventil
genannt, erst bei der niedrigeren Temperatur T,", die z. B. 37° C sein kann, öffnet,
wenn der Wärmeverbrauch größer ist als der Rücklaufwassermenge der maximalen Durchflußöffnung
des großen Ventils entspricht. In Übergangszeiten mit niedrigem Wärmeverbrauch (Fig.
4, 5) sind die Öffnungstemperaturen der beiden Ventile von Hand oder selbsttätig
so geändert, daß die Öffnungstemperatur T," des zusätzlichen Ventils 9, die
z. B. 40° C sein kann, größer ist als die Öffnungstemperatur t, des Ventils
7, die z. B. 37° C sein kann.
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Durch Einstellen der beiden Ventile 7 und 9 in der Weise, daß die
Lage ihrer Charakteristiken wie in Fig. 4 wird, erhält man die in Fig. 5 gezeigte
gesamte Durchflußcharakteristik. Dadurch wird erzielt, daß das kleine Ventil 9 die
Rücklaufwassermenge regelt, wenn der Wärmeverbrauch in der Anlage gering ist, so
daß hierbei große Genauigkeit erreicht werden kann und infolge der großen Hubhöhe
Zusetzen des Ventils durch Zunder oder ähnliche Schmutzteilchen verhindert wird.
Wenn der Wärmeverbrauch um so viel steigt, daß die Temperatur des Rücklaufwassers
unter die Öffnungstemperatur t, fällt, öffnet auch das große Ventil, was in der
Übergangszeit nur selten eintreten wird. Geschieht es häufig, dann kann auf einfache
Weise die in Fig. 3 gezeigte Durchflußcharakteristik durch Ändern der Öffnungstemperaturen
der beiden Ventile von t,", t, in T,", T, übergegangen werden.
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Ein Vergleich von Fig. 3 und 5 ergibt, daß bei der Einstellung der
beiden Ventile, so, daß T5 größer als T," ist, die gesamte Durchflußöffnung der
beiden Ventile im Bereich einer Mitteltemperatur T," = T, (z. B. 37° C) wesentlich
größer sein wird, als wenn die beiden Ventile so eingestellt werden, daß t, größer
als t," ist. Daher ist die erstgenannte Regeleeinstellung besonders für großen Wärmebedarf
im Winter und
die letztgenannte Regeleinstellung besonders für geringeren
Wärmebedarf in den Übergangszeiten bestimmt.