DE9310030U1

DE9310030U1 - Anlage zum Kühlen und Heizen von Räumen mit einem einzigen Verteilersystem

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Publication number: DE9310030U1
Application number: DE9310030U
Authority: DE
Original assignee: KEMPKE HANS JUERGEN
Current assignee: KEMPKE HANS JUERGEN
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1993-07-06
Publication date: 1993-11-11
Anticipated expiration: 2003-07-07

Description

K 651-52-ka
27. Mai 1993

Anmelder: Herr Hans-Jürgen Kempke, Wilmersdorferstr.39

1000 Berlin 12
und Herr Wolfgang Lüder, Steubenstr. 2 5

6800 Mannheim 23

Anlage zum Kühlen und Heizen von Räumen mit einem einzigen Verteilersystem

Die Neuerung betrifft eine Anlage nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1. Eine derartige Anlage ist mit
dem Stand der Technik insoweit bekannt geworden, als
da/3 es bekannt ist, Räume, insbesondere Büroräume über Warmwasserheizungen zu beheizen. Hierbei wird die

Heizenergie von einem Heizkessel, von einer Fernwärmeversorgung oder elektrisch aufgebracht und in an sich bekannter Weise wird das erhitzte Heizwasser durch
eine Anzahl von Heizkörpern gepumpt.

Bei derartigen Heizanlagen besteht das Bedürfnis,

insbesondere im Sommer oder bei hohen Wärmebeaufschlagungen durch Geräte im Raum, den Raum zu kühlen. Bisher ist es lediglich bekannt, die Kühlung des Raumes durch eine getrennte Klimaanlage zu bewerkstelligen, was

0 mit hohem Aufwand verbunden ist. Es gibt hierzu Luft-Klimaanlagen, die einen ständigen Luftstrom umwälzen
und hierbei abkühlen, was mit dem Nachteil hoher
Luftbewegungen und mit hohem Energieaufwand verbunden
ist.

Ferner gibt es Wasserkühlanlagen, bei denen aus einem gekühlten Wärmetauscher ein Luftstrom entnommen wird, der in den Raum eingeleitet wird. Hiermit ist der Nachteil verbunden, da/? zusätzliche Lüftungskanäle zur Luftversorgung einer Anzahl von Räumen verwendet werden müssen.

Der Neuerung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zum Kühlen und Heizen von Räumen vorzuschlagen, bei der zusätzliche Luftkanäle für eine Klimaanlage entfallen können.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Neuerung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.

Wesentliches Merkmal der Neuerung ist, da/3 nun das Kühlen und Heizen mit einem einzigen, vorhandenen Heizkörper durchgeführt wird, wodurch auf entsprechende 0 Kühlkanäle zur Luftführung verzichtet werden kann.

Hiermit ergibt sich der wesentliche Vorteil, da/3 insbesondere nach der Neuerung nun großflächige Bürohäuser mit einer Vielzahl von Büroräumen wahlweise gekühlt und geheizt oder nur geheizt werden können und dies auf Wunsch des Mieters durch eine entsprechende Zusatzeinrichtung am Heizkörper bewerkstelligt werden kann.

0 Verzichtet der Mieter des Büroraumes auf eine entsprechende Kühleinrichtung, dann erhält er normale Flächenheizkörper, die von Warmwasser durchströmt werden und die eine übliche Raumheizung bewerkstelligen.

Wünscht er hingegen eine zusätzliche Kühlung und

Klimatisierung seines Büroraumes, dann wird der Heizkörper mit einem Zusatzgebläse ausgerüstet, welches bevorzugt im Heizkörper integriert ist und er erhält zusätzlich eine Steuerung, mit der es möglich ist, den Durchlauf von gekühltem Wasser durch den Heizkörper zu regeln und hierbei mit der Regelschaltung auch das Gebläse anzusteuern.

Mit der vorliegenden Neuerung wird also eine Heizanlage vorgeschlagen, die über die Warmwasserversorgung der einzelnen Heizkörper, die Heizkörper sowohl mit warmen als auch mit kaltem Wasser versorgen kann.

Für das genannte Bürohaus wäre also eine derartige Kaltwasserversorgung zentral vorgesehen und je nachdem ob der entsprechende Mieter nun eine Kühleinrichtung in seinen Büroräumen wünscht oder nicht, erhält er in seinem Büroraum zu seinen zugeordneten Heizkörpern das vorher erwähnte Gebläse mit der vorher erwähnten 0 Regelschaltung.

Damit besteht der wesentliche Vorteil, da/3 in dem Gebäude zentral eine Kälteeinrichtung vorhanden sein kann und wahlweise die Mieter wählen können ob sie nun klimatisierte Räume wünschen oder nur geheizte Räume.

Es kann deshalb auf zusätzliche Luftkanäle, Klimaanlagen und andere aufwendige Einrichtungen verzichtet werden.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Neuerung ist es vorgesehen, daß die Heizanlage gekoppelt wird mit einem Wärmetauscher, der von Kaltwasser durchflossen wird. Auf diese Weise ist es

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durch Ansteuerung des Wärmetauschers möglich, statt des geheizten Wassers gekühltes Wasser in die Heizanlage zu schicken und somit alle Heizkörper mit diesem gekühlten Wasser zu versorgen, die dann als Raumkühler arbeiten.

Die Bereitstellung von gekühltem Wasser, welches den Wärmetauscher durchfließt, kann auf mehrere Arten erfolgen.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, daß das gekühlte Wasser aus einem großen Wassertank für Springleranlagen verwendet wird, wobei dieser Wassertank als Pufferspeicher neuerungsgemäß ausgebildet ist. Es ist bekannt, für Springleranlagen in großen Bürohäusern Pufferspeicher bereitzustellen, die einen Inhalt von 10 m bis 200 m aufweisen können. Neuerungsgemäß wird nun ein derartiger Pufferspeicher als Wassertank zur Kaltwasserversorgung des Wärme-0 tauschers verwendet, der in seinem Sekundarkreislauf von dem Heizwasser durchflossen wird.

Damit besteht nun der wesentliche Vorteil, daß man auf relativ einfache Weise zu gekühltem Wasser kommen kann, denn es genügt nun, den Wassertank über ein Kälteaggregat und einen zugeordneten Wärmetauscher abzukühlen, wobei das Kälteaggregat bevorzugt mit Nachtstrom betrieben wird, um eine möglichst kostengünstige Bereitstellung von Kaltwasser zu erreichen.

Dieses Kaltwasser wird im Umlauf aus diesem Wassertank entnommen und durchströmt den Wärmetauscher, der von dem Heizungswasser durchflossen ist.

5 Im Sommer ist dann dieser Wärmetauscher in Betrieb,

wobei die normale Kesselanlage ausgeschaltet ist, während im Winter dieser Wärmetauscher abgeschaltet wird und der normale Kesselbetrieb mit Heizwasser erfolgt.

Alle Heizkörper in dem möglicherweise großen Bürogebäude werden mit ein- und demselben Heiz- oder Kühlwasser versorgt, wobei - wie oben angegeben der Mieter, der eine Kühlung wünscht, die Kühlleistung seines Heizkörpers oder Kältekörpers dadurch erhöht, daß er im Vorlauf eine Regelung der Durchflußmenge vornimmt und gleichzeitig in Abhängigkeit von der gewünschten Raumtemperatur ein Gebläse ansteuert, welches die Raumluft durch den Kältekörper hindurchzieht.

Zur Vorbeugung gegen Kondensationserscheinungen am Kältekörper ist zunächst vorgesehen, daß lediglich eine Vorlauftemperatur von etwa 15 - 20° C verwendet wird, um Kondensationserscheinungen zu vermeiden.

Hierbei ist es bekannt, daß die Oberflächentemperatur eines derartigen Kältekörpers im Raum etwa um 2° C größer ist als die Vorlauftemperatur.

Bei bestimmten ungünstigen Wetterbedingungen (z. B.

bei hohen Luftfeuchteanteilen) kann es dann trotzdem aber vorkommen, daß unbeabsichtigt eine Kondensation am Kältekörper stattfindet. Um dies zu vermeiden, ist es vorgesehen, daß wetterabhängig ein Hydrometer (ein Feuchtigkeitsmesser) zentral am Gebäude montiert ist, um die herrschende Wetterfeuchtigkeit zu erfassen. In Abhängigkeit von der herrschenden Wetterfeuchtigkeit wird bei feuchtem Wetter dann die Vorlauftemperatur um etwa 2° C erhöht, um die vorher erwähnten Kondensationserscheinungen auch bei hoher 5 Raumfeuchte und Luftfeuchte zu vermeiden.

Hierbei ist es vorgesehen, da/3, wenn eine relativ niedrige Raumtemperatur gewünscht wird, oder wenn die Vorlauftemperatur auf relativ hohe Werte geregelt wird, um eine Kondensation zu vermeiden, da/3 dann das Gebläse zugeschaltet wird, um die Leistungsfähigkeit des Kältekörpers entsprechend zu verbessern. Aufgrund des Luftdurchsatzes durch das Gebläse wird im übrigen dann auch eine unerwünschte Kondensation am Kältekörper vermieden.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Neuerung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Schutzansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Schutzansprüche untereinander.

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Neuerung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere wesentliche Merkmale und Vorteile der Neuerung hervor.

Es zeigen:

Figur 1: schematisiert ein Ausführungsbeispiel für eine Anlage nach der Neuerung;

Figur 2: schematisiert ein elektrisches Schaltschema.

Ein Klimaheizkörper 1 nach der Neuerung ist neuerungsgemä/3 wasserdurchf lossen und ist mit einem Gebläse 2 kombiniert, welches als Walzengebläse ausgebildet ist. Dieses Gebläse 2 wird von einem Motor 3 angesteuert. Bei Betrieb des Motors 3 wird die Raumluft forciert durch den Klimaheizkörper 1 hindurchgeführt. Hierbei wird die Luft von oben her angesaugt und nach unten hin ausgeblasen.

Der Klimaheizkörper 1 liegt im Bereich eines Vorlaufes 11 eines herkömmlichen Wärmekreislaufes, wobei jedoch zusätzlich im Vorlauf am Eingang des Klimaheizkörpers ein Motorventil 10 angeordnet ist. Der Vorlauf 11 ist mit einem an sich bekannten Wärmeerzeuger 15 gekoppelt, der über ein Mischventil 16 und den Rücklauf 13 sowie den Vorlauf 14 die Vorlauf- und Rücklaufleitungen 11,12 des Klimaheizkörpers 1 versorgt.

Es versteht sich von selbst, daß statt des einen hier gezeigten Klimaheizkörpers 1 eine Vielzahl von hintereinander geschalteten Klimaheizkörpern vorhanden sind.

Der Wärmeerzeuger 15 kann in beliebiger Weise ausgebildet sein, er kann als Ölkessel, Gaskessel, Gasturbine, elektrischer Wärmeerzeuger oder dgl. ausgebildet sein.

Wichtig ist, daß der an sich bekannte Heizkreislauf bestehend aus den Vorläufen 11 und 12 sowie den Leitungen 13 und 14 neuerungsgemäß mit einem Kältekreislauf gekoppelt ist. Hierbei ist vorgesehen, da/3 abzweigend von den Vorlauf- und Rücklauf leitungen 11,12 weitere Leitungen 21,24 vorgesehen sind, die

zu einem zweiten Mischventil 17 führen. Im Bereich der Leitung 21 ist ein Wärmetauscher 2 0 angeordnet, der in seinem Primärkreislauf von einer Vorlaufleitung 22 durchströmt wird, die über einen Rücklauf 2 3 in einen Tank 24 mündet. Der Tank hat beträchtliches Fassungsvermögen von z. B. 10 bis 2 00 m3 und ist z. B. als Pufferspeicher für eine Sprinkleranlage ausgebildet. In diesem Tank 24 wird Kaltwasser erzeugt in dem ein weiterer Wärmetauscher 25 angeordnet ist, der mit einem Kälteaggregat 26 gekoppelt ist. Das aus dem Tank im Durchflußverfahren entnommene Wasser durchströmt also den Primärkreislauf des Wärmetauschers 20 und kühlt somit das Wasser der Heizungsanlage ab, welches über die Leitung 21 durch den Sekundärkreislauf des Wärmetauschers 20 geleitet wird.

Mit dem Mischventil 17 wird die gewünschte Vorlauftemperatur des Kältekreislaufes in den Leitungen 11, 12 eingestellt, wobei in der Regel Temperaturen im 0 Bereich zwischen 15 bis 20° C verwendet werden.

Hierbei wird das Mischventil 17 im übrigen auch noch von einer Leitung 19 durchströmt, die direkt von dem Rücklauf der Leitung 12 abzweigt.

Der Motor 18 des Mischventils 17 wird durch einen nicht näher dargestellten Vorlauffühler angesteuert, der mit einem Regelgerät verbunden ist, wobei dieser Vorlauffühler im Bereich des Vorlaufes 11 angeordnet ist.

Damit wird die geforderte Vorlauftemperatur im Kältekreislauf eingestellt.

In dem Schaltschema nach Figur 2 wird über den zentralen 5 Schalter 27 die gesamte Anlage ein- oder ausgeschaltet.

Es ist dann ein weiterer Schalter 8 vorhanden, der mehrere Schaltkontakte beinhaltet.

Über den Fühler 7 wird die Raumtemperatur erfaßt und je nachdem wird der Schalter umgestellt auf die Stellung Kühlen (Kontakt 29) oder die Stellung Heizen (Kontakt 28) .

Es ist sodann ein Wechselschalter vorhanden, der entweder von Hand betätigt werden kann oder zentral eingestellt werden kann, wobei der Kontakt 31 wiederum den Kältevorgang einleitet, während der Kontakt 3 0 die Heizanlage einschaltet.

Die genannte Schaltanordnung des Schalters 8 wirkt auf das Motorventil 10 im Vorlauf 11 am Klimaheizkörper 1.

Bei fallender Temperatur steuert der Fühler 7 deshalb den Kontakt 29 auf den Kontakt 28 um, der Wechselschalter steht hierbei auf Kontakt 3 0 und das Motorventil 10 wird dann entsprechend aufgesteuert, so daß das Ventil öffnet und die Heizleistung durch den Klimaheizkörper erhöht wird.
25

In der dargestellten Schaltstellung ist Kühlen gezeigt, d.h. der Fühler 7, der mit dem Raumthermostat 6 in Verbindung steht, hat den Kontakt 29 geschlossen und ebenso hat der Wechselschalter den Kontakt 31 geschlossen, 0 wodurch dementsprechend das Motorventil 10 angesteuert wird und, wenn der Klimaheizkörper 1 mit gekühltem Wasser durchflossen wird, wird über den Durchlauf des Klimaheizkörpers die Kälteleistung eingestellt.

Wird die Kälteleistung nicht erreicht nach einer

bestimmten Zeit, dann wird über ein Zeitglied 4 ein Kontakt geschlossen, welcher den Motor 3 des Kühlgebläses hinzuschaltet. Das Gebläse 2 erbringt dann eine erhöhte Kälteleistung des Klimaheizkörpers.

Im Schaltschema nach Figur 2 ist im übrigen auch noch eine Schaltanordnung 32 gezeichnet, die zeigt, da/3 man mit dieser Schaltanordnung eine beliebige Anzahl von nachgeschalteten Klimaheizkorpern I ansteuern kann, wobei zugeordnete Relais 33,35 vorhanden sind, welche die entsprechenden zugeordneten Motorventil 10a bzw. die zugeordneten Gebläsemotoren 3a ansteuern.

ZEICHNUNGS-LEGENDE

1 Klimaheizkorper

2 Gebläse

3 Motor 3a Gebläse

4 Zeitglied

6 Raumthermostat

7 Fühler

8 Schalter

10,10a Motorventil 11 Vorlauf

12 Rücklauf

13 Rücklauf (RH)

14 Vorlauf (VH)

15 Wärmeerzeuger 16 Mischventil

17 "

18 Motor

19 Leitung

20 Wärmetauscher 5 21 Leitung 2 2 Leitung 2 3 Rücklauf

24 Tank

25 Wärmetauscher

2 6 Kälteaggregat

27 Schalter

28 Kontakt

29 "

30 "

31 "

32 Schaltanordnung

33 Relais

3 4 Leitung 35 Relais

Claims

PATENTANWALT

DR.-ING. PETEfc TRIEBLING

Dipl.-Ing. EUROPEAN PATENT ATTORNEY

Rennerle 10, Postfach 3160 D-8990 Lindau (Bodensee) Telefon (083 82) 7 80 Telefax (083 82) 7 80 05

K 651-52-ka 27. Mai 1993

10 Anmelder: Herr Hans-Jürgen Kempke, Wilmersdorferstr.39

1000 Berlin 12

und Herr Wolfgang Lüder, Steubenstr. 2 5 6800 Mannheim 23

I 15

f Schutzansprüche

»I 1. Anlage zum Heizen und Kühlen eines mehrräumigen 2» 2 0 Gebäudes bestehend aus,

I - einer Wärmeenergiequelle, mittels welcher

I - eine in einem Heizwasserkessel enthaltene Heizwassermenge auf eine gewünschte Temperatur erhitzt wird,

- einem oder mehreren Klimaheizkörpern, welche über

25 - eine Warmwasserversorgung mit einem Rohrleitungssystem im Umlauf in Reihe miteinander und mit dem Heizwasserkessel verbunden sind, und durch welche Klimaheizkörper das erhitzte Heizwasser gepumpt wird, wenn

- eine Regeleinheit ein entsprechendes Signal an 3 0 - eine Pumpeinrichtung abgibt, dadurch

gekennzeichnet, daß der oder die Klimaheizkörper (1) über die Warmwasserversorgung (10,a, 11,15) der Klimaheizkörper (1) wahlweise mit warmen oder kalten Wasser versorgbar sind. 35

Telex: Bankkonten: Postscheckkonto

5 43 74 (patent-d) Bayer. Vereinsbank Lindau (B) Nr. 1257 110 (BLZ 735 200 74) München 414 848-808

Telegramm-Adresse: Hypo-Bank Lindau (B) Nr. 66 70-326 843 (RLZ 733 204 42) (Bb2 702100*0)

patri - lindau Volkibai ,k Lindau (D) Nr. 51 222 000 (BLZ 735 901 20)
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da/3 eine zentrale Kaltwasserversorgung vorgesehen ist, und die jeder einzelne Klimaheizkörper (1) wahlweise mit einer Kühleinrichtung ausgestattet ist, um die Durchflussmenge des gekühlten Wassers im Vorlauf des Klimaheizkörpers (1) zu regeln.
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da/3 die Kühleinrichtung im wesentlichen ein Gebläse (2) und eine Regeleinrichtung (4,6,7,8) umfa/3t, welche die Durchlauf menge von gekühltem Wasser im Vorlauf durch den Klimaheizkörper (1) regelt.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da/3 das Gebläse (2) im Klimaheizkörper (1) integriert ist, wobei es eine 0 erzwungene Konvektionsströmung durch den Klimaheizkörper (1) hindurch erzeugt.
5. Anlage nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, da/3 das Gebläse (2) ein Walzengebläse ist.
6. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (2) mittels eines Signals der Regelungseinrichtung (4,6,7,8) in 0 Abhängigkeit der gewünschten Raumtemperatur einschaltbar ist, um die Leistungsfähigkeit des Klimaheizkörpers (1) zu erhöhen.
7. Anlage nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, da/3 die Kaltwasserver-

sorgung einen Wärmetauscher (20) umfaßt, der im Primärkreislauf (21,34) von dem gekühlten Wasser durchflossen ist und im Sekundärkreisluf (22,23) von dem Heizwasser durchflossen ist, um auf Ansteuerung den Heizwasserstrom abzukühlen.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da/3 das gekühlte Wasser im Umlauf einem Pufferspeicher für Springleranlagen als Wassertank (24) zur Versorgung des Wärmetauschers (20) entnommen wird, wobei der Wassertank (24) über ein Kühlaggregat (26) abkühlbar ist.
9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch

gekennzeichnet, da/3 dem Kälteaggregat (26) ein Wärmetauscher (25) zugeordnet ist, welcher insbesondere mit Nachtstrom betreibbar ist.
10. Anlage nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, da/3 die Vorlauf temperatur des kalten Wassers auf etwa 15° - 20° C geregelt ist.
11. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltwasserversorgung einen Luftfeuchtigkeitsfühler aufweist, welcher zentral im Gebäude angeordnet ist, und mit der Ansteuerung des Wärmetauschers (20) verbunden ist, um bei Erreichen des Kondensationspunktes die Vorlauftemperatur um etwa 2° C zu erhöhen.
12. Anlage nach Anspruch 6 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen des Kondensationspunktes das Gebläse (2) zuschaltbar ist.
13. Anlage nach Anspruch 1 und 8, dadurch

gekennzeichnet, da/3 im Vorlauf des Klimaheizkörpers (1) ein Mischventil (17) vorgesehen ist, welches im Sekundärkreislauf (21,34) die Eingangsseite des Wärmetauschers (20) mit dem Ausgang des Wärmetauschers bei entsprechender Regelung verbindet.