DE2704601C2

DE2704601C2 - Warmwasserheizungsanlage mit thermostatisch geregeltem Wannwasservorlauf

Info

Publication number: DE2704601C2
Application number: DE2704601A
Authority: DE
Inventors: Dieter 6451 Froschhausen Christ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-02-04
Filing date: 1977-02-04
Publication date: 1979-02-15
Also published as: DE2704601B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Warmwasserheizungsanlage für Schulen, Bürogebäude oder größere Wohngebäude, mit jeweils für eine Heizkörpergruppe vorgesehenen, als Dreiwegeumschaltventile ausgebildeten Zonenventilen und mit über Raumtemperaturfühler thermostatisch geregeltem und an jeweils einen Ventilweg angeschlossenem Warmwasservorlauf zu den Heizkörpern.

Für größere Gebäude mit einer Mehrzahl von Heizkörpergruppen, beispielsweise für Schulen, Bürogebäude usw, wird bzw. ist häufig eine Warmwasserheizungsanlage vorgesehen, bei welcher die Kesselvorlauftemperatur durch einen Außenthermostat witterungsabhängig geregelt wird. Zur Einsparung von Heizkosten ist hierbei regelmäßig eine Nachtabsenkung und gelegentlich eine zusätzliche Wochenendabsenkung vorgesehen, die je nach Gebäudeart und -Verwendung zwischen etwa 5 und 10°C beträgt

Der Betrieb derartiger Warmwasserheizungsanlagen ist oft unwirtschaftlich, weil die Wärmezufuhr nicht dem individuellen Wärmebedarf der einzelnen Heizkörpergruppen angepaßt werden kann, wodurch es infolge von gleichzeitigen Sonneneinstrahlungen, hoher Personenpusnutzung usw. zu Überheizung kommen kann. \ußerdem werden auch ungenutzte Räume mitgeheizt. Auch der Einsatz von zusätzlichen Raumtemperaturreglern schafft hier keine grundsätzliche Abhilfe, erhöht aber den Investitions- und Überwachungsaufwand.

Zur besseren Anpassung der Heizleistung an den individuellen Raumwärmebedarf und zur bequemeren Bedienung ist es auch schon bekannt, jeden Raum bzw. jede Heizkörpergruppe automatisch raumtemperaturabhängig zu regeln und diese Regelung zeitabhängig und/oder fernbedient im Temperaturniveau mit Hilfe einer Schaltzentrale zu schalten. Dieses Heizungssystem arbeitet zwar effektiv, jedoch mit noch höherem Investitionsaufwand. Derartige Anlagen können entsprechend der eingangs bezeichneten Gattung ausgelegt sein. Die als Dreiwegeventile ausgebildeten Zonenventile sind hierbei jedoch Mischventile, in denen Wasser von Vorlauftemperatur mit Wasser von Rücklauftemperatur zur Erzielung des am Raumthermostaten eingestellten Temperaturniveaus gemischt wird, bevor es der zugeordneten Heizkörpergruppe zugeführt wird.

Ein sehr schwerwiegender Nachteil der bekannten Anlagen mit Nacht- und gegebenenfalls Wochenendabsenkung besteht darin, daß nach Eintritt und Absenkung alle Heizkörpergruppen auf das Nachttemperaturniveau abfallen, so daß ein individuelles Heizbedürfnis unerfüllbar wird, es sei denn, die Nachtabsenkung würde mit Wirkung für alle Heizkörpergruppen aufgehoben. Bei Gebäuden der in Rede stehenden Art kommt es sehr häufig vor, daß infolge von Überstunden, Konferenzen, Versammlungen usw. für einzelne Heizkörpergruppen noch nach der allgemeinen Temperaturabsenkung ein zeitlich mehr oder weniger ausgedehnter Wärmebedarf besteht. Es kann auch vorkommen, daß während der täglichen Heizungsperiode ein individueller Überheizungsbedarf entsteht, der infolge der witterungsabhängig geführten, d. h. nach oben begrenzten Kesselvorlauftemperatur nicht gedeckt werden kann.

Bei einer bekannten Warmwasserheizungsanlage der eingangs bezeichneten Gattung (IKZ, 1976, Heft 17, S. 102, Bild 4b) werden die den Heizkörpern zugeordneten als Dreiwegeumschaltventile ausgebildeten Zonenventile über Raumtemperaturfühler so geregelt, daß sie entweder den Kesselvorlauf mit den Heizkörpern verbinden, oder aber den Kesselvorlauf unmittelbar mit dem Rücklauf nach Art von Zirkulationsleitungen kurzschließen. Zu diesem Zweck ist der erste Ventilweg jeweils mit dem normalen Kesselvorlauf, d. h. dem witterungsabhängig geregelten Kesselvorlauf, verbunden, während der zweite Ventilweg jeweils an den Rücklauf angeschlossen ist. Der dritte Ventilweg

schließlich steht als Vorlauf mit den Heizkörpern in Verbindung. Damit kann die bekannte Heizungsanlage zwar im Rahmen des witterungsabhängig geregelten Kesselvorlaufs von Raum zu Raum individuell geregelt werden, es ist jedoch nicht möglich, eine Beheizung einzelner Heizkörpergruppen jederzeit unabhängig vom witterungsabhängig geregelten Vorlauf vorzunehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Warmwasserheizungsanlage mit Zonenventilen in der Weise auszubilden, daß jederzeit eine individuelle Beheizung von beliebigen Heizkörpergruppen unabhängig von der witterungsabhängig geführten Kesselvorlauftemperatur vorgenommen werden kann.

Ausgehend von der eingangs bezeichneten Gattung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Zonenventile mit jeweils einem Weg an einen in an sich bekannter Weise witterungabhängig geregelten Kesselvorlauf niedrigerer Temperatur und einer ungeregelten Kesselvorlauf höherer Temperatur angeschlossen sind, daß das Thermostatventil im dritten zu der Heizkörpergruppe führenden Weg über eine Kapillarleitung mit dem zugehörigen Raumtemperaturfühler verbunden und dem Zonenventil unmittelbar nachgeschaltet ist und daß für die Heizkörpergruppe ein für beide Kesselvorläufe gemeinsamer Rücklauf zum Kessel vorgesehen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Warmwasserheizungsanlage wird die Heizkörpergruppe wahlweise durch Umschaltung des Zonenventils entweder an den witterungsabhängig geregelten Kesselvorlauf niedrigerer Temperatur oder an den ungeregelten Kesselvorlauf höherer Temperatur angeschlossen. Der vorgeregelte Kesselvorlauf kann die für Warmwasserheizungsanlagen übliche Temperatur von etwa 50°C aufweisen, während der ungeregelte Kesselvorlauf praktisch Wasser mit Kesseltemperatur, d. h. einer Temperatur zwischen etwa 70 und 90⁰C führt. Durch Umschalten des Zonenveniils auf den ungeregelten Kesselvorlauf steht zu jedem Tages- und Nachtzeitpunkt unabhängig vom Temperaturniveau des witterungsabhängig geregelten Kesselvorlaufs Wärme hohen Temperaturniveaus an jeder Heizkörpergruppe zur Verfügung, wodurch ein flexibler Nachheizbetrieb ermöglicht wird. Dabei wird die Vorlaufwassermenge zu der Heizkörpergruppe durch das im dritten Ventilweg angeordnete Thermostatregelventil nach Maßgabe der eingestellten gewünschten Raumtemperatur geregelt. Der Aufwand hierfür ist denkbar gering, denn es genügt die einfache Verbindung des Raumtemperaturfühlers mit dem Thermostatregelventil über eine Kapillarleitung. Im Nachheizbetrieb wird die eingestellte Raumtemperatur wegen der hohen Temperatur des ungeregelten Kesselvorlaufs sehr rasch erzielt. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht auch eine etwa gewünschte Temperatursenkung während des Tagbetriebes durch ' einfaches Einstellen des Raumthermostaten. Nach Umschaltung des Zonenventils auf den geregelten Kesselvorlauf stellt sich tagsüber wieder die normale witterungsabhängig geführte Beheizung ein, während bei Nacht die Anlage auf den abgesenkten Nachtbetrieb ι abfällt. Wesentliches Element der erfindungsgemäßen Warmwasserheizungsanlage ist die Heranführung eines ungeregelten Kesselvorlaufs höherer Temperatur an jedes Zonenventil.

Hiermit wird für jede Heizzone zu beliebiger Zeit und ' für beliebige Zeiträume ein individueller Nachheizbetrieb auf einfache Weise ermöglicht. Dabei bleiben die anderen Heizkörpergruppen, von denen keine über den normalen Nacht- bzw. Tagbetrieb hinausreichende Heizleistungen verlangt wird, unbeeinflußt, was der erfindungsgemäßen Warmwasserheizungsanlage eine ausgezeichnete Wirtschaftlichkeit sichert
·"> Vorteilhaft ist die Anordnung so getroffen, daß die Zonenventile jeweils mit dem Thermostatregelven'Jl und gegebenenfalls mit in den beiden Kesselvorläufen befindlichen Absperrventilen zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind. Hierdurch erhalten die Zonen-

1» ventile eine kompakte Bauform und können daher leicht und unauffällig an einer für die Zuordnung zu der jeweiligen Heizkörpergruppe günstigen Stelle angebracht werden. Die Zusammenfassung zu einer Baueinheit erlaubt auch eine zentralisierte einfache Wartung,

i"' soweit diese angesichts des einfachen Aufbaus der Baueinheit überhaupt im nennenswerten Umfang anfällt.

In der einfachsten Form der erfindungsgemäßen Warmwasserheizungsanlage können die Zonenventile

2« als Handumschaltventile ausgebildet sein. Hierbei wird die Heizkörpergruppe also wahlweise von Hand an einen der beiden Kcsselvorläufe angeschlossen. In jedem Falle sorgt dabei das Thermostatregelventil, daß die gewünschte Raumtemperatur nicht überschritten

-'"> wird.

Der Bedienungskomfort wird jedoch wesentlich erhöht, v.enn eine zweite Ausführungsform der Erfindung vorgesehen wird, bei welcher die Zonenventile jeweils mit einem thermoelektrischen Auf-Zu-Stellan-

f" trieb ausgerüstet sind, der durch einen Wählschalter, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer einstellbaren Zeitschaltuhr oder eines Zeitrelais, bedienbar ist. Bei dieser Ausgestaltung muß das Umschaltventil nicht mehr von Hand betätigt werden, sondern bierfür reicht

'■> eine entsprechende Stellung des Wählschalters aus. Dabei sorgt die Zeitschaltuhr oder das Zeitrelais für eine voreingestellte zeitliche Begrenzung des auf den ungeregelten Kesselvorlauf höherer Temperatur eingeschalteten Heizbetriebes.

<" Zweckmäßig ist der Wählschalter als Schlüsselschalter ausgebildet. Wenn die erfindungsgemäße Warmwasserheizungsanlage beispielsweise in einer Schule installiert ist, so empfiehlt es sich, die Wärmeanforderung durch den Stundenplan bestimmen zu lassen. Dies

>■ bedeutet, daß innerhalb einer festen Zeitperiode, z.B. zwischen 6.00 Uhr und 14.00 Uhr, eine Wärmemenge zur Verfügung zu stehen hat, welche dafür sorgt, daß in allen Klassen eine Grundlasttemperatur von etwa 15°C herrscht. Wird der Klassenraum in Benutzung genom-

^r·" men, so könnte beispielsweise die Lehrperson mit Hilfe des KiassenschlUssels den Wählschalter auf die Stellung »Heizbetrieb« schalten. Die dem Zonenveniil zugeordnete Heizkörpergruppe wird dann sofort mit heißem Vorlaufwasser von z. B. 90°C beschickt, wodurch die am

"'^r> Raumthermostaten eingestellte Solltemperatur schnell erreicht wird. Nach Verlassen des Raumes und Abziehen des Schlüssels fällt die Raumtemperatur wieder auf den Ursprungszustand, d. h. die erwähnte Grundlasttemperatur zurück, welche durch die zentrale Absenkung für Nachtbetrieb später weiter abgesenkt werden kann. Sollte es vergessen werden, den Schlüssel abzuziehen, wodurch der Wählschalter auf seiner Heizbetriebsstellung verbleibt, so fällt die Temperatur nach Ablaufen des Zeitrelais auf den Urspningszustand

" zurück, d. h., der Heizbetrieb wird abgesenkt. Falls eine Zeitschaltuhr vorgesehen ist, kann diese dafür sorgen, daß zu festgesetzten Uhrzeiten, beispielsweise 22.00 Uhr, der thermoelektrische Stellantrieb stromlos

wird, wodurch das Zonenventil auf den abgesenkten witterungsabhängig geregelten Kesselvorlauf umschallet, bzw. eine zeitlich begrenzte Absenkung, z. B. zwischen 8.00 Uhr und 16.00 Uhr, erfolgt.

In einer vorteilhaften Anordnung ist vorgesehen, Jaü die jeweils aus dem Zonenventil, dem Thermostatregelventil un<! gegebenenfalls den beiden Absperrventilen bestehende Baueinheit zusammen mit dem Raumtemperaturfühler und der Kapillarleitung in einem Einbaugehäuse untergebracht :>ind, aus welchem der Raumtemperaturfühler nach außen vorsteht. Zweckmäßig kann auch der thermoelektrische Stellantrieb, der Wählschalter und gegebenenfalls die Zeitschaltuhr in dem Einbaugehäuse untergebracht sein.

Bei der Planung einer erfindungsgemäßen Warmwasserheizungsanlage ist zusätzlich zu der üblichen Verrohrung der Hauptverteilung im Zweirohrsystem ein drittes Rohr für den zweiten Kesselvorlauf vorzusehen, was bei einer Neuanlage keine großen Schwierigkeiten und keine erheblichen Zusatzkosten verursacht. Auch bestehende Warmwasserheizungsanlagen können in eine erfindungsgemäße Warmwasserheizungsanlage umgebaut werden, indem ein zweites Vorlaufrohr und die von Hand oder automatisch geschalteten Zonenventile eingebaut werden.

Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele darstellenden und schematisierten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 eine aus 4 Heizkörpergruppen bestehende Warmwasserheizungsanlage,

F i g. 2 die Vorderansicht einer handumschaltbaren Zonenventilanordnung,

Fig. 3 die Unteransicht der Anordnung gemäß Fig. 2,

F i g. 4 die Vorderansicht einer automatischen Zonenventilanordnung und

F i g. 5 die Unteransicht der Anordnung nach F i g. 4.

Die in F i g. 1 dargestellte Warmwasserheizungsanlage besteht im wesentlichen aus dem Heizkessel 1, dem damit verbundenen Ausdehnungsgefäß 2, dem in ausgezogenen Linien dargestellten ungeregelten Vorlauf 3, dem in strichpunktierten Linien angegebenen geregelten Vorlauf 4, dem in gestrichelten Linien eingezeichneten Rücklauf 5, dem Warmwasserbereiter 6, dem Außenthermostat 7, dem Zentralgerät für witterungsabhängige Regelung 8, dem Mischventil 9, den Umwälzpumpen 10 und 11, den Zonenventilanordnungen 12 bis 15 und den Heizkörpergruppen 16 bis 19.

Wasser von Kesseltemperatur tritt aus dem Heizkessel 1 aus und gelangt über ein Absperrventil 20 zu einer Verzweigung 21, wo es aufgeteilt wird in den ungeregelten Vorlauf 3, in welchem sich ein weiteres Absperrventil 22 und die Umwälzpumpe 10 befindet, um den Warmwasserbereiter oder andere Wärmetauscher konstant zu versorgen, und in einen Vorlauf zum Mischventil 9. Das Mischventil 9 ist ein Dreiwegeventil, dem über eine Verzweigung 23 auch Wasser aus dem Rücklauf 5 zugeführt wird. Hinter dem Mischventil 9 beginnt der geregelte Kesselvorlauf 4. Dem Mischventil 9 nachgeschaltet ist noch die Umwälzpumpe 11 und ein Temperaturfühler 24. Das Mischventil 9 und der Temperaturfühler 24 sind mit dem Zentralgerät 8 über nicht näher bezeichnete Impulsleitungen verbunden. Das Zentralgerät sorgt dafür, daß die gewünschte eingestellte geregelte Vorlauftemperatur durch entsprechende Mischung im Mischventil 9 erzielt wird. Die Verbindung des Warmwasserbereiters 6 mit dem ungeregelten Vorlauf und dem Rücklauf ist für dit Zw^ke der Erläuterung der vorliegenden Erfinuiin^ nicht wichtig und wird daher licht näher beschrieben

^r) Im Heiziingsschema gemäß Fig. I besteht jede Heizkörpergruppe beispielsweise aus sechs Heizkörpern. Selbstverständlich können jeder Heizungsgruppc eine größere oder kleinere Anzahl von Heizkörpern zugeordnet sein, wie es auch möglich ist, weitere

κι Heizköi pergruppen vorzusehen. Jede Heizkörpergruppe lrt bis 19 ist mit einer Zonenventilanordming 12 bis 15 ausgerüstet, welche sowohl an den ungeregelter vorlauf 3 als auch an den geregelten Vorlauf A angeschlossen ist. Jede Zonenventilanordnung ist mil

r> den Heizkörpern der zugehörigen Gruppe über einer Warmwasservoriauf 25 verbunden. Die in gestrichelter Linien dargestellten Rücklaufleitungen der Heizkörpergruppen sind mit dem Rücklauf 5 verbunden, der, soweit er nicht an der Verzweigung 23 dem Mischventil S

.'(ι zugeführt wird, über das Absperrventil 26 wieder in den Heizkessel 1 gelangt.

Zur Erläuterung einer handumschaltbaren einfacher Ausführung einer Zonenventilanordnung wird nunmehr auf die Fi g. 2 und 3 Bezug genommen. Hieraus ist das mit Hilfe eines Umschalthebels 27 bedienbare als Dreiwege-Umschaltventil ausgebildete Zonenventil 28 ersichtlich. Über jeweils ein für Wartungszweckc vorgesehenes Absperrventil 29 bzw. 30 steht das Zonenventil über Anschlußverschraubungen 31 bzw. 32

x> mit dem ungeregelten Vorlauf 3 bzw. dem geregelten Vorlauf 4 in Verbindung. Der dritte Weg des Zonenventils ist mit dem Warmwasservorlauf 25 zu der Heizkörpergruppe über eine weitere Anschlußverschraubung 33 unter Zwischenschaltung des Thermo-

)·"> statregelventils 34 verbunden.

Das Zonenventil 28, das Thermostatregelventil 34 und die beiden Absperrventile 29 und 30 sind zu einer Baueinheit durch entsprechende Verrohrung zusammengefaßt und befinden sich in einer mit Isoliermaterial

-ο ausgefüllten Kammer 35 eines in den Zeichnungen nur schematisch dargestellten Stahlblechgehäuses 36. Im oberen nicht wärmeisolierten Bereich des Gehäuses 36 befindet sich der auf die gewünschte Raumtemperatur einstellbare Thermostatfühler 37, der mit dem Thermo-

4> statregelventil 34 über das Kapillarrohr 38 verbunden ist.

In F i g. 2 sind die Vorlaufleitungen 3 und 4 sowie der Warmwasservorlauf 25 zu den Heizkörpern durch entsprechend bezifferte Pfeile angedeutet.

w In den Fig.4 und 5 sind die mit den Fig.2 und 3 übereinstimmenden Teile entsprechend bezeichnet. Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fi g. 4 und 5 ist das Zonenventil 28' ein Dreiwege-Umschaltventil, dieses wird jedoch nicht von Hand geschaltet, sondern mit Hilfe des thermoelektrischen Stellantriebes 39. Hierbei handelt es sich nicht um einen Regelantrieb zur Erzielung einer Mischstellung des Zonenventils, sondern um einen Umschaltantrieb, der entweder die Verbindung zum Vorlauf 3 oder diejenige zum Vorlauf 4

M) bei gleichzeitigem Abschluß des jeweiligen anderen Vorlaufs öffnet. Im oberen Bereich des Stahlblechgehäuses 36' sind neben dem einstellbaren Thermostatfühler 37 noch ein beispielsweise auf Zeiten zwischen 0 und 10 Stunden einstellbares Zeitrelais oder eine Zeitschalt-

fe5 uhr 40, ein Wählschalter 41 und eine Betriebslampe 42 angeordnet

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Warmwasserheizungsanlage für Schulen, Bürogebäude oder größere Wohngebäude, mit jeweils für eine Heizkörpergruppe vorgesehenen, als Dreiwegeumschaltventile ausgebildeten Zonenventilen und mit über Raumtemperaturfühler thermostatisch geregeltem und an jeweils einen Ventilweg angeschlossenem Warmwasservorlauf zu den Heizkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonenventile (28, 28') mit jeweils einem Weg an einen in an sich bekannter Weise witterungsabhängig geregelten Kesselvorlauf (4) niedrigerer Temperatur und einen ungeregelten Kesselvorlauf (3) höherer Temperatur angeschlossen sind, daß das Thermostatregelventil (34) im dritten zu der Heizkörpergruppe (16 bis 19) führenden Weg (25) über eine Kapillarleitung (38) mit dem zugehörigen Raumtemperaturfühler (37) verbunden und dem Zonenventil unmittelbar nachgeschaltet ist und daß für die Heizkörpergruppe ein für beide Kesselvorläufe gemeinsamer Rücklauf (5) zum Kessel (1) vorgesehen ist.

2. Warmwasserheizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonenventile (28, 28') jeweils mit dem Thermostatregelventil (34) und gegebenenfalls mit in den beiden Kesselvorläufen (3, 4) befindlichen Absperrventilen (29, 30) zu einf:r Baueinheit zusammengefaßt sind.

3. Warmwasserheizungsanlage nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonenventile als Handumschaltventile (28) ausgebildet sind.

4. Warmwasserheizungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonenventile (28') jeweils mit einem thermoelektrischen Auf-Zu-Stellantrieb (39) ausgerüstet sind, der durch einen Wählschalter (41), gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer einstellbaren Zeitschaltuhr oder eines Zeitrelais (40), bedienbar ist.

5. Warmwasserheizungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wählschalter (41) als Schlüsselschalter ausgebildet ist.

6. Warmwasserheizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils aus dem Zonenventil (28, 28'), dem Thermostatregelventil (34) und gegebenenfalls den beiden Absperrventilen (29, 30) bestehende Baueinheit zusammen mit dem Raumtemperaturfühler (37) und der Kapillarleitung (38) in einem Einbaugehäuse (36) untergebracht sind, aus welchem der Raumtemperaturfühler nach außen vorsteht.

7. Warmwasserheizungsanlage nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch der thermoelektrische Stellantrieb (39), der Wählschalter (41) und gegebenenfalls die Zeitschaltuhr bzw. das Zeitrelais (40) in dem Einbaugehäuse (36') untergebracht sind.