Verfahren und Anachluaavorrichtung für die Heizelemente einer Zentralheizungsanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anachlusavorrichtung@fUr die Heizelemente
einer Zentralheizungsanlage, in welcher eich
das heisse Wasser von unten
nach oben ergieaat, ausgehend von einem Heizkeeeel in die unteren Heizelemente zu
den auf einem höheren Niveau gelegenen. Unter "Einrohr-Zentralheizungsanlage"
versteht
man eine Anlage,
bei der die übereinander
angeordneten Heizelemente in Serie verbunden sind, im Gegensatz zu den Anlagen,
welche eine aufsteigende mit den Eintritten von allen Heizelementen verbundene Zeitungsanlage
und eine absteigende Zeitungsanlage aufweisen, mit der alle Austritte der Heizelemente
verbunden sind. Die Einrohrsysteme mit in Serie montierten Heizelementen und deren
Heizelemente übereinander angeordnet sind und die vom heissen Wasser von unten nach
oben durchlaufen werden, können mit heissem Wasser gespeist werden, dessen Temperatur
beim Eintritt des erbten Heizelementes höher als die dem normalen Druck entsprechende
Temperatur ist, dessen Temperatur zum Beispiel ungefähr 130o C ist. In dieser Weise
wird eine Abstufung der Temperaturen von unten nach oben erreicht, sodass bei jeder
Höhe eines Gebäudes die Temperatur dem in dem Heizkreis herrschenden Druck entspricht.
Demg@@:näss ist die Temperatur beim Austritt aus dem höchsten Heizelement ungefähr
90o C, sodass das Wasser, welches an dieser Stelle unter Atmosphärendruck steht,
nicht zum Sieden gebracht wird. Es ist ebenso nicht erforderlich, dass der Heizungskreis
geschlossen ist, denn der hydrostatische Druck des in dem Kreislauf enthaltenen
Wassers ist ausrdchend um das von dem Heizungskessel abgelassene heisse Wasser am
Sieden zu hindern. Der Nachteil der bis heute bekannten Einrichtungen dieser Art
besteht in der relativ geringen thermieohen Wirksamkeit der Heizelemente, in denen
das heisse Was-
ser von unten nach oben zirkuliert. In der Tat ist der Nutzeffekt
beträchtlich verbessert, wenn das heisse Wasser durch
einen oberen
Rohransatz des Heizelements in dieses eindringt und durch seinen unteren Rohransatz
daraus ausfliesst. Man hat, von dieser Tatsache'im Falle von Anlagen Vorteil gezogen,
bei welchen sich das Wasser von den oberen Heizelementen zu den unteren Heizelementen
ergiesst, immerhin ist es bei solchen Anlagen nicht möglich, am Austritt des Heizkessels
hohe Temperaturen zu verwenden, weil der Druck am Austritt dieses Heizkessels der
atmosphärische Druck ist. Einige Fabrikanten haben eine Lösung vorgeschlagen, welche
die Vorteile der beiden Heizsysteme zu vereinigen gestattet, indem jedes Heizelement
eines von unten nach oben in Serie gespeisten Einrohr-Anlage mit einem besonderen
Regulierungsventil ausgestattet wird, welches die Rohransätze des Ein-und Ausganges
dieses Heizelemen:.. -,bindet und die Richtung des Abflusses im Innern des Heizelementes
zu steuern gestattet.. Obwohl diese Lösung von technischen Standpunkte aus befriedigend
ist, ist sie zu kostspielig und kompliziert, denn sie gestattet nicht eine weit
vorangetriebene Fertigfabrikation der Elemente einer Zentralheizungeanläge und bringt
erhebliche Montagearbeiten mit sich. Die vorliegende Erfindung sucht eine M$glichkeit
der Vereinigung der Vorteile der beiden vorgenannten Zentralheizungssysteme unter
Vermeidung der Nachteile der zu diesem Zwecke schon vorgeschlagenen Lösungen.
Gegenstand
vorliegender Erfindung ist ein Anschlussverfahren für die Heizelemente einer Zentralheizungsanlage
mit offenem oder geschlossenem Kreislauf, in welcher die Ubereinandergelagerten
Heizelemente in Serie verbunden sind und mit heissem oder überhitztem Wasser von
unten nach oben gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, dass man den oberen Rohransatz
eines jeden Heizelementes durch Vermittlung eines Regulierventils für den Durchfluss
mit der aufsteigenden Kolonne des heissen Wasser verbindet und dass man das untere
Ansatzrohr eines jeden Heizelements mit dieser gleichen aufsteigenden Kolonne. für
heisses Wasser verbindet und dass man endlich im Innern der aufsteigenden Kolonne
für heisses Wasser einen Unterdruck in der Zone der Mündung des Anschlusses eines
jeden unteren Rohransatzes eines Heizelementes in dieser Kolonne hervorruft. Vorliegende
Erfindung hat gleichfalls eine Vorrichtung zur Verwirklichung des beschriebenen
Verfahrens zum Gegenstand, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der obere Rohransatz
eines jeden Heizelementes durch Vermittlung eines Regulierventils für den Durchfluss
mit der aufsteigenden Kolonne des heissen Wassers verbunden ist, und dass im Innern
dieser aufsteigenden Kolonne für heisses Wasser nahe und stromaufwärts vom Anschluss
des unteren Rohransatzes eines jeden Heizelementes mit dieser aufsteigenden Kolonne
eine Drosselung eingebaut ist. Beiliegende Zeichnung zeigt schematisch und beispielsweise
drei Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Figur
1 zeigt schematisch und beispielsweise den AnschlÜae eines Heizelementes einer einrührigen
Zentralheizungsanlage mit der aufsteigenden Kolonne des heissen Wassers dies e Anlage.
Figur 2 ist ein Schnitt der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung. Figur 3 ist
ein Schnitt der dritten Ausführungsform der Vorrichtung. Figur 4 zeigt das teilweise
Schema einer mit der erfindungegemässen Vorrichtung ausgestatteten Anlage. In einer
einrührigen Zentralheizungsanlage, das heisst in der die übereinander angeordneten
Heizelemente in Serie verbunden sind und von unten nach oben mit dem von dem Heizkessel
gelieferten heissen oder überhitzten Wasser gespeist werden, vollzieht sich der
Kreislauf im Innern eines jeden Heizelementen normal in natürlicher Weise von unten
nach oben. Dies ist immerhin unvorteilhaft vom thermodynamischen Standpunkte aus
ge= sehen und das beschriebene Verfahren gestattet mit geringen Kosten eine Kreislaufrichtung
im Innern eines jeden Heizelementes aufzuerilegen, welche der Kreieiaufrichtung
des heissen Wassers in der aufsteigenden Kolonne entgegengesetzt ist. Dieses Verfahren
besteht in der Verbindung des oberen Rohransatzes eines jeden Heizelementes durch
Vermittlung eines Ventile von bekannter und viel gebrauchter Art mit der aufsteigen=
den Kolonne 4en heineen oder überhitzten Waasei», den dizektbtL#
Verbinden
des unteren Rohransatzes eines jeden Heizelementes mit dieser aufsteigenden Kolonne
und der Hervorrufung eines Unterdruckes im Innern dieser aufsteigenden Kolonne an
der Stelle-des Anschlusses derselben mit dem unteren Rohransatz eines jeden Heizelementes,
wobei dieser Unterdruck das Ansaugen des in dem Heizelement enthaltenen Wasser bewirkt,
welcher dann durch seinen oberen Rohransatz mit heissem Wasser gespeist wird. Die
Anschlussvorrichtung für die Verwirklichung des beschriebenen Verfahrens ist in
der Zeichnung sehr schematisch dargestellt. Figur 1 zeigt teilweise eine aufsteigende
Kolonne für heisses Wasser 1 welche an ihrem unteren Ende mit heissem Wasser von
hoher Temperatur oder überhitztem Wasser von zum Beispiel 120o 0 oder 130o 0 gespeist
wird, welches aus einem nicht gezeigten Heizkessel austritt. Diese hohe Temperatur
wurde dank dem von dem in der Heizanlage enthaltenen Wasser erzeugten hydrostatischen
Druck ermöglicht und welcher dazu führt, dass auf der Höhe des Bodens die Siedetemperatur
des Wassers nicht mehr derjenigen unter Atmosphärendruck entspricht, son-
dern
derjenigen entspricht, welche unter einem Druck der gleich dem Atmosphärendruck
vermehrt.um die Differenz des von der Umlaufpumpe geschaffenen Druckes und dem von
der Höhe des Gebäudes abhängigen hydrostatischen Druck ist. Das obere Ende dieser
aufsteigenden Kolonne ist mit einem Kondensator verbunden. Da die übereinander angeordneten
Reizelemente in Serie verbun-
den sind, stellt sich eine Temperaturverteilung
gemäss der
Höhe des Kreitiaufes
der Heizung
ein. in dir Praxis
ist die
Temperatur auf der Höhe des Bodens 120o bis 130°
C und die Temperatur am oberen Niveau ist von der Grössenordnung von 90o C, auf
jeden Fall unter der Siedetemperatur des Wassers bei Atmosphärendruck. Es ist zu
bemerken, dass die Zentralheizungsanlage entweder mit offenem oder geschlossenem
Kreislauf vorgesehen werden kann. In der Tat wird bei einer Anlage'mit offenem Kreislauf
das äussere Ende der aufsteigenden Kolonne mit einem Kondensator verbunden sein,
dessen Ausgang durch eine absteigende Zeitung mit dem Heizkessel verbunden ist.
Im Falle einer Anlage mit geschlossenem Kreislauf wird das obere äussere Ende dieser
aufsteigenden Kolonne direkt mit der absteigenden Kolonne verbunden sein, um den
Rücklauf zum Heizkessel zu bilden. Bei den Anlagen mit offenem Kreislauf steht das
obere äussere Ende der aufsteigenden Kolonne unter Atmosphärendruck, während bei
den Anlagen mit geschlossenem Kreislauf dies nicht der Fall ist. Die Radiatoren
oder Heizelemente 2, die übereinander gelegen sind,- Bind alle auf eine gleiche
aufsteigende Kolonne 1 in folgender Weise angeschlossen: Der obere Rohransatz 3
dieses Heizelementes 2 ist durch Vermittlung eines üblichen Ventils 4 mit der aufsteigenden
Kolonne 1 verbunden, wobei dieses Ventil 4 den Durchfluss von durch den-Heizkörper
gehenden heissen Wassers und damit die von diesem Heizkörper ausgestrahlte Wärmemenge
zu regulieren gestattet.
Der untere Rohransatz 5 des Heizelementes
ist direkt mit der aufsteigenden Kolonne 1 an einer Stelle derselben verbunden,
die unterhalb dem Anschluss des oberen Rohransatzes 3 an dieser Kolonne 1 liegt.
Um dem Unterdruck an der Stelle des Anschlusses des unteren Rohransatzes 5 an der
Kolonne 1, im Innern dieser Kolonne 1 zu erzeugen, um eine Abflussrichtung des Wassers
in diesem Heizelement gemäss dem Pfeil f zu verleihen, somit von oben nach unten
und entgegen derjenigen des Abflusses des Wassers in der aufsteigenden, Kolonne
1, welcher sich von unten nach oben vollzieht, ist diese aufsteigende Kolonne 1
mit einer ein Venturi bildenden Drosselung ausgestattet. Dieses Venturirohr ist
in unmittelbarer Nähe aber flussaufwärts vom Anschluss des unteren Rohransatzes
5 an der Kolonne 1 derart untergebracht dass die dies- und jenseits des Strahles
8 des Venturi erzeugte Unterdruckzone 7 sich vor der Mündung des Anschlusses des
unteren Rohransatzes 4 des Heizelementes in der Kolonne 1 befindet. Diese Drosselung
6 wird von einem im Innern der Kolonne 1 befestigten oder einem mit einem Abschnitt
derselben aus einem Stück gefertigten Ring 9 gebildet, welcher eine ungefähr ebene
und in einer senkrechten Ebene zur Achse der aufsteigenden Kolonne 1 angeordnete
obere Oberfläche und eine untere gewölbte Oberfläche aufweist, welche die Wände
der Drosselung 6 bildet. Diese Drosselung verläuft sich erweiternd in Richtung flussaufwärts
der Kolonne 1. ,
In einer Abänderung könnte die Drosselung 6 durch
ein Diaphragma, das heisst durch einen verringerten Durchgangsabschnitt gebildet
sein, welches auch die Form dieses in Richtung flussaufwärts erweiterten Durchganges
zylindrisch, konisch usw. sein mag. Die die obere Oberfläche des Üinges 9 enthaltende
Ebene kann den unteren Rohransatz 5 des Heizelementes unterschneiden, die Achse
dieses Rohransatzes oder seine untere Mantellinie enthalten, oder noch höher. flussaufwärts
gelegen sein, sodass sie den genannten Rohransatz nicht unterschneidet. In Betrieb
bewirkt der aufsteigende Wasserstrahl 8 in wohl bekannter Weise eine Unterdruckzone
7, welche das Wasser des Heizelementes 2 abzieht, welches sich sonst durch den oberen
Hohranaatz 3 anfüllt. Der Abfluss dieses Kreislaufes von oben nach unten
im Innern des Heizelementes kann mit Hilfe des Ventils 4 reguliert werden.
Es ist klar, dass die Konstruktion des Heizelementes 2, sowie die dem oberen 3 und
unteren Rohransatz 5 gegebenen Neigungen derart sind, dass sich die in der Anlage
enthaltene Luft
| selbsttätig abtreibt sobald diese mit Wasser gefällt in Dienst |
| gestellt wird. |
| Diese einfache, wenig kvetopielige und keinen Unterhalt erfor- |
| dernde Anschlussvorrichtung gestattet das vorgeschlagene Ziel |
| zu errelehen, dan heisat, die Vortette zier beiden In der Ein- |
| l.oifung beachrloherten @Ieir;lngssyatamr@ zu vereinen und
den |
| .@i_ 211, (10 i -1 t181,1 te J;@ 1`gn@toh11a312 Lb:3un?t'1'i
U becagnen. |
In der in Figur 2 gezeigten zweiten Ausführungsform der Vorrichtung
umfasst die aufsteigende Kolonne 1 für heisses Wasser einen durch Vermittlung eines
Regulierventils für den Durchfluss zur Verbindung mit dem oberen Rohransatz des
Heizelementes bestimmten Anschluss 3a. Diese aufsteigende Kolonne, ist noch mit
einem Anschlussstück 5a ausgestattet, welches dazu bestimmt ist, mit dem unteren
Rohransatz eines Heizelementes verbunden zu werden. In der Nähe dieses Anschlussstückes
5a, aber flussaufwärts von diesem ist die aufsteigende Kolonne mit einem Ring 9
ausgestattet, welcher im Verhältnis zum innern Durchmesser der aufsteigenden Kolonne
eine aeffnung 6 von eringem Durchmesser umfasst. Wie dargestellt weist diese Oeffnung
6, welche eine Drosselung bildet, kreisrunde Querschnitte auf, die von flussaufwärts
nach flussabwärts abnehr meng sind. Dieser Ring ist mit einer Verlängerung 10 von
kreisrundem Schnitt versehen,-die auf der flussabwärts gelegenen Seite des Ringes
-9 starr befestigt ist und sich nach oben erstreckt. Dee innere Durchmesser dieser-Verlängerung
ist gleich dem Durchmesser der-Drosselung 6 und diese Verlängerung erstreckt sich
bis zu einer Höhe n, die über dem höchsten Niveau m der aeffnung o gelegen ist,
durch-die das Anschlussstück
52 mit dem innern Raum der aufsteigenden Kolonne
1 in Verbindung steht. Die durchgeführten Versuche haben -gezeigt, daso"diese Verlängerung
10 die W.irksamkei t, das heisst die Saur;wirkung des Venturi erhöht, weil d--,-r
Wasserstrom, 'welcher dl a i@ros cl.:.ig und die Verlängerung durchquert und dessesi
gegenüber
der Geschwindigkeit des in der aufsteigenden Kolonne fliessenden Wasserstromes beschleunigt
ist, einen Strahl 8 bildet, der auf einem gleichen oder höheren Niveau als das Niveau
m der Oeffnung des Anschlussstückes 5a in die aufsteigende Kolonne einmündet, sodass
dieser Strahl weniger Wirbel erzeugt als in der vorher beschriebenen Ausführungsform.
Es folgt daraus, dass dieser Strahl eine grössere Saugwirkung auf das WaSBer durch
diese Oeffnung gemäss dem Pfeil f erzeugt und somit im Innern des (nicht gezeigten)
Heizelementes einen Wasserstrom in umgekehrter Richtung auferlegt, wie in der ersten
Ausführungsform beschrieben. Gemäss Figur 3 beiliegender Zeichnung umfasst die Vorrichtung
gleichfalls eine auf dem Ring 9 befestigte Verlängerung 10. Immerhin um die Saugwirkung
noch zu erhöhen, ist die aufsteigende Kolonne 1 mit einer flussabwärts vom Anschlusstück
5a aber in der Nähe derselben gelegenen Düse 11 ausgestattet.Eine solche Düse 11
gestattet, die durch den aus dem oberen Ende der Verlängerung.austretenden Wasserstrahl
erzeugten Wirbel zu verringern und damit noch die durch das Anschlussstück 5a erhaltene
Saugwirkung für das Wasser zu erhöhen. Im allgemeinen sind die Heizelemente einzeln
mit der aufsteigenden-Kolonne verbunden. Immerhin ist es gleichfalls möglich mehrere
Heizelemente in Parallele auf die Anschlussstücke 5a und 3a anzuschliessen, wie
in der Figur 4 gezeigt, welche ein Teilschema einer Zentralheizungsanlage zeigt.
Die aufsteigende Kolonne 1 ist mit einem Anschlusestück 5a und einem AnschlussatUek
3a ausgestattet. Das Ansehlussatück 5a ist mit einer sekundären
Speiseleitung
12 verbunden, welche Abzweigungen 13 umfasst, von denen eine jede mit einem Regulierventil
4 für den.Abfluss ausgestattet und eine jede mit einem Heizelement 2 verbunden ist.
Eine sekundäre Rücklaufleitung 14 ist durch die Zeitungen 15 mit dem Austrittsrohransatz
eines jeden Heizelementes 2 verbunden. Diese sekundäre Rücklaufleitung 14 ist auf
das Anschlussstück 5a angeschlossen, welches stromabwärts, aber in unmittelbarer
Nähe der in der aufsteigenden Kolonne 1 erzeugten Drosselung E gelegen. Das obere
Ende der aufsteigenden Kolonne ist durch eine (nicht gezeigte) Rücklaufleitung direkt
mit dem Heizkessel verbunden.