DE3142549A1

DE3142549A1 - Einrichtung zum speisen von heizungsanlagen o.dgl. aus einem fernheiznetz und beimischventil hierfuer

Info

Publication number: DE3142549A1
Application number: DE19813142549
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 6458 Rodenbach Frank
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 1981-10-27
Filing date: 1981-10-27
Publication date: 1983-05-11
Also published as: DE3142549C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Speisen von Hausanlagen wie Radiatoren oder sonstigen Verbrauchern aus einem Fernheizwerk, bei der dem Vorlaufwasser bei Überschreitung einer bestimmten Temperatur kälteres Wasser, insbesondere vom Verbraucher kommendes Rücklaufwassar beigemischt wird.

Es ist insbesondere bei einer Kraft-Wärme-Kopplung im Heizkraftwerk zur besseren Ausnutzung der Primärenergie wichtig, hohe Vorlauftemperaturen in den Radiatoren od.dgl. und niedrige Rücklauftemperaturen im Fernheiznetz zu erhalten. Eine Temperaturregelung entsprechend der Außentemperatur erfolgt im allgemeinen bereits im Heizkraftwerk. Wenn nun beispielsweise in einen Radiator Wasser mit der maximalen zulässigen Temperatur von 110⁰C eingespeist wird, so sinkt die Rücklauftemperatur auf etwa 50⁰C bei gleicher Heizleistung wie bei einer 90/70⁰C Fahrweise. Im Übergangsbereich wird die Temperaturdifferenz noch größer. Dies bedeutet, daß der im Netz umgewälzte Volumenstrom auf ein Drittel zurückgeht, oder an das vorhandene Netz kann bei gleichem Volumenstrom die dreifache Abnehmerleistung angeschlossen werden.

Es ist daher zweckmäßig, bei Außentemperaturen • im Bereich von plus 20⁰C bis z.B. minus .3⁰C das Fernwärmewasser direkt in die Radiatoren fließen zu lassen. Erst dann, wenn die Vorliuftemperatur 110⁰C erreicht bzw. überschreitet, sollte eine Beimischung erfolgen. Bei bisher üblichen Anlageiwird zu diesem Zweck ein Temperaturregler mit einer elektrisch angetriebenen Pumpe verwendet. Di^s hat aber den Nachteil, daß für den Betrieb der Pumpe Strom benötigt wird. Außerdem ist bei einem örtlichen Stromausfall keine Beimischung mehr gewährleistet.

Auch bei der Speisung von insbesondere kleinen Wassererwärmern durch Fernwärme ist die Regelung schwierig, vor allem wegen des geringen Wasserinhaltes von Durchlaufwassererwärmern. Es können Regelschwingungen auftreten, die besonders bei kleinen Zapfmengen zu hohen Temperaturspitzen führen. Ferner neigen solche Brauchwassererwärmer zur Verkalkung, wenn hohe Temperaturen bei geringen Fließgeschwindigkeiten auftreten.

Das Regel verhalten der Einrichtung kann zwar durch den Einbau einer Pumpe verbessert werden, wodurch örtliche

Temperaturspitzen und damit Kalkbildungen verringert werden. Jedoch ist damit auch hier der Nachteil verbunden, daß zum Betrieb der Pumpe elektrische Hilfsenergie geöraucht wird und bei Stromausfall die gewünschte Regelung nicht mehr stattfindet. Anstelle einer Eletro-Pumpe kann auch eine übliche Strahlpumpe verwendet werden. 3eide Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß über dam gesamten Regelbereich eine Beimischung erfolgt, die eine Verschlechterung der Auskühlung und damit eine Erhöhung der Rücklauftemperatur verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch ein neuartiges Betriebsverfahren und eine hierfür geeignete Einrichtung die vorstehend genannten Nachteile der bekannten Anlagen bzw. Einrichtungen zum Speisen von Verbrauchern aus einem Fernwärmewerk auf einfache Weise zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Betriebsverfehren gelöst, gemäß welchem die Vorlauftemperatur bei Überschreitung einer bestimmten Höhe 2Ü durch Beimischung von Rücklaufwasser auf einem gewünschten Temperaturn!vaau gehalten wird. Dies wird erfindungs gemäß mit Hilfe einer Einrichtung erreicht, welche aus

der Kombination eines Ventils mit einem Strahlrohr in einem Beimischventil besteht, in welchem das Vorlaufwasser bis zu einer bestimmten Vorlauftemperaturhöhe (z.B. + 110⁰C) vom Vorlauf durch die VentilÖffnung zum Verbraucher geführt und das Strahlrohr abgeschlossen ist, während bei einer Drosselung des Ventils der Zugang zum Strahlrohr geöffnet und das Beimischwasser durch das Strahlrohr dem Vorlaufwasser beigemischt und als Mischwasser dem Verbraucher zugeführt wird.

Ein solches Beimischventil kann auf verschiedene Weise ausgebildet werden. Eine einfache Anordnung sieht vor, daß die Ventilstanga des Ventilkeigels fest mit der Hubstange des Strahlrohres verbunden 1st. Die Betätigung dieses Beimischventils, kann mittels einer Regel- oder Steuereinrichtung erfolgen, die in Abhängigkeit von der Temperatur vor oder im-bzw, am Verbraucher arbeitet.

Eine andere Ausführung besteht darin, daß die Hubstange des Strahlrohres unabhängig von der Ventilstange des Ventilkegels betätijbar ist. Damit kann

man auf das Beimischventil zwei verschiedene Stellgrößen wirken lassen, z.B. sowohl eine Temperaturgröße als auch eine Druckgröße, was in manchen Fällen erwünscht sein kann.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt schematisch ein

Beimischventil in normaler Betriebsstellung ohne Beimischung;

Fig. 2 zeigt im Längsschnitt schematisch das

Beimischventil nach Fig. 1 in Bextriebsstellung mit Beimischung;

Fig. 3 zeigt im Längsschnitt schematisch ein Beimischventil ähnlich Fig. 1 und 2, jedoch mit Betätigung durch zwei Regelgrößen;

Fig. 4 zeigt ein Temperaturdiagramm für eine Fernheizanlage;

Fig. 5 zeigt schematisch den Einbau eines Beimischventils nach Fig. 1 bis 3 in eine Radiatorheizanlaga mit Fernheizung; und

Fig. 6 zeigt schematisch den Einbau eines ßeimischventils nach Fig. 1 bis 3 in eine

Wassererwärmungsanlage mit Fernheizung.

Das in Fig. 1 und 2 dargestallte Beimischventil besteht aus einem Ventilgehäuse I.mit einem Einlaßstutzen 2 für das Vorlaufwasser A und einem Einlaßstutzen 3 für das Beimischwasser B, vorzugsweise das Rücklaufwasser dss beheizten Verbrauchers. Ferner ist ein Auslaßstutzen 4 für das Gemisch Aß vorgesehen.

In dem Ventilgehäuse 1 ist eine xlt Trennwand für einen Ventilsitz 6 vorgesehen, der eine Durchgangsöffnung 7 hat. Diese arbeitet mit einem Ventilkegel 8 zusammen, welcher an einer Kegelstange 9 befestigt ist. Die Kegelstange 9 wird durch eine abge-· dichtete Durchführung 10 nach außen geführt und kann dort auf beliebige Weise betätigt werden, vorzugsweise automatisch oder auch von Hand. An dem Ventilkegel 8

ist ferner eine Hubstange 11 befestigt, die mit einem Strahlrohr 12 durch Rippen 13 verbunden ist. Unten ist das Strahlrohr 12 durch eine Führungsdichtung 14 abgedichtet. Das Strahlrohr 12 hat in seinem oberen Teil eine zylindrische Bohrung 15, die nach unten in eine konische Erweiterung 16 übergeht. Die Oberfläche des Strahlrohres 12 kann sich gegen die Unterfläche 18 der Trsnnwand 5 bzw. des Ventilsitzes 6 legen.

Das Strahlrohr 12 wird mittels einer Feder 19 nach oben gedrückt. Dia Feder 19 stützt sich unten auf einem Federstützring 20 ab, der gleichzeitig als abdichtende Führung für das Strahlrohr 12 dienen kann. Oben drückt die Feder gegen eine abgesetzte Stufe 21 des Strahlrohres 12. Die Hubstange 11 kann mit ihren oberen Ende in einer mit Gewinde versehenen Längsbohrung der Kegelstange 9 verschraubbar sein, um eine gegenseitige Einstellung der beiden Stangen zu ermöglichen. Auf die Kegelstange y kann eine Regelgröße P wirken, beispiels- und vorzugsweise ein Temperaturregelglied.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist eine hohle, mit einer Längsbohrung versehene Kegelstange 9'

und ein entsprechend hohler Ventilkegel 8¹ vorgesehen» Durch diese Bohrungen verläuft eine nach oben verlängerte Hubstange 11' xkX verschiebbar, damit man die Hubstange 11' des Strahlrohres 12 unabhängig von der Ventilstange 9¹ des Ventilkegels 8' verstellen kann. Beispielsweise kann die Ventilstange 9' von einem Druckregelglied und die Hubstange 11' von einem Temperaturregelglied betätigt werden.

Fernwärmenetze werden überwiegend konstant gleitend gefahren, wie z.B. in dem Diagramm der Fig. 4 gezeigt ist. Eine Temperaturregelung entsprechend der Außentemperatur wird dabei bereits im Heizkraftwerk berücksichtigt. Das Diagramm zeigt auch die Vorlauf- und Rücklauftemperaturan einer Heizungsanlage bei Außentemperaturen von +2O⁰C bis -12°C bei Verwendung eines Beimischventils gemäß der Erfindung. Da hohe Vorlauftemperaturen in den Radiatoren und niedrige Rücklauftemparaturen im Netz erwünscht sind, ist es zweckmäßig, das Vorlaufwasser aus dem Fernheiznetz bei Außentemperaturen von +2O⁰C bis z.B. -3°C

den Radiatoren ohn-2 Beimischung von Rücklaufwasser direkt zuzuführen und erst nach Erreichen einer Vorlauftemperatur von pifiS 11O⁰C eine Beimischung durch das Beimischventil vorzunehmen.

In Fig. 5 ist beispielsweise eine ferngeheizte Radiatorenheizanlaqe gezeigt, bei der ein Beimischventil nach Fig. 1 und 2 in die Vorlauf leitung eingebaut ist. Damit soll eine Beimischung im Temperaturbereich über 110⁰C Vorlauftemperatur erfolgen, während unterhalb 110⁰C eine Beimischung verhindert wird.

Das aus dem Fernheiznetz kommende heiße Wa Voriaufwasser A strömt durch die Vorlauf leitung 22 in den Einlaßstutzen 2 des Beimischventils 1 und gelangt durch dieses und die Leitung 23 im Temperaturbereich von z.B.

70⁰C bis 110⁰C direkt zu den Radiatoren 24, die mitteis Radiatorthermostaten 25 geregelt werden. Durch die Rücklauf leitung 26 strömt das Rücklaufwasser aus den Radiatoren 24 wieder zurück in das Fernheiznetz. An den Einlaßstutzen 3 des Beimischventils 1 ist eine Beimischleitung 27 angeschlossen. In die Beimischieitung

ist ein Rückschlagventil 28 eingebaut, welches einen Kurzschluß zwischen Vorlauf leitung 22 und Rücklauf leitung '2'6 verhindert. Das Beimischventi1 1 nimmt hierbei die in Fig. 1 gezeigte Stellung ein. Die Ventilkegelstange 9 kann von einem Temperaturregelglied 29 betätigt werden, welches über eine Verbindungsleitung 30 von einem Thermostaten 31 in der Leitung 23 gesteuert wird.

Tritt nun gemäß Fig. 4 bei einer Außentemperatur von z.B. -3°C der auf 11O⁰C eingestellte Thermostat 31 in Aktion, so schiebt die Regelgröße P des Temperaturregelgliedes 29 über die Ventilkegelstange 9 den Ventilkegel 8 in eine Drosselstellung und gleichzeitig über die Hubstange 11 und die Rippen 13 das Strahlrohr 12 in eine Stellung gemäß Fig. 2, bei der sdie Fläche 17 des Strahlrohres 12 von der Fläche 18 der Trennwand 5 abgehoben ist. Das durch die Durchgangsöffnung 7 und die Bohrung 15 strömende heiße Vorlaufwasser A saugt nun kühleres Rücklaufwasser B aus der Leitung 26 an und vermischt sich mit diesem zu dem Mischwasser AB. Der Thermostat 31 wird eine Stellung einnehmen, welche die Volumenströme A und B so variiert, daß der Volumenstrom AB, vom Proportionalbereich

abgesehen, 110⁰C Temperatur erreicht. Fällt die Temperatur unter 110⁰C, geht der Thermostat 31 wieder zurück., so daß sich Stellung des Beimischventils nach Fig. 1 wieder einstellt.

Als weiteres Beispiel zeigt Fig. 6 eine fernbeheizte Wassererwämungsanlage, die ebenfalls mit einem Beinischventil 1 nach Fig. 1 und 2 arbeitet. Dabei soll aber nur eine Beimischung im Regelbereich von z.B. 0 .' 25 % Durchfluß erfolgen, während im größeren

Durchflußbereich kr ine Beimischung möglich ist. Anstelle der Radiatoren in Fig. 5 wird hier ein Wassererwärmer 32 für Brauchwasser mit Fernwärme erhitzt, an dessen Brauchwasserkammer 33 die Wasserzuleitung 34 und die Wasserableitung 35 angeschlossen sind. Der Thermostat 31 wird von dem erwärmten Brauchwasser beeinflußt. An die Feizkammer 36 sind die vom Beimischventil 1 kommende heizleitung 23 und die Rücklauf leitung 26 angeschlossen. Das Temperaturregelglied 29, welches das Bei.Tiischventil 1 betätigt, wird von dem Thermostaten 21 über eine Verbindungsleitung 30 entsprechend der Brauchwässertemperatur gesteuert.

Die Anlage gemäß Fig. 6 wirkt wie folgt: Bei großen Zapfmengen am Wassererwänner 32 ist das Beimisch' ventil 1 in der Stellung nach F > g - 1. Das .heißwasser A strömt durch den Wärmetauscher 32 in den Rücklauf Das Rückschlagventil 28 verhindert einen Kurzschluß vom Vorlauf 22 zum Rücklauf 25. Geht die Zapfmenge gegen 0 z.B. auf 10 % Leistung, so steigt die Zapftemperatur entsprechend dem Proportionalbereich an, und das ßeimischventil 1 geht in die Stellung nach Fig. 2. Nun saugt das durch die Durchgangsöffnung und die Bohrung 15 strömende Heißwasser kaltes Rücklaufwasser B aus der Beimischleitung 27 und vermischt sich mit diesem. Im Schließbereich 0 bis kleiner Durchfluß werden somit Temperaturspitzen vermieden, und damit wird auch die Verkalkungsgefahr verringert. Im größeren Durchflußbereich wird, da das Beimischventil 1 dann die Stellung nach Fig. 1 einnimmt, keine Beimischung erfolgen und damit eine gute Auskühlung.des Heißwassers erreicht.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsformen, sondern sie umfaßt auch alle Varianten im Rahmen de-~ wesentlichen

Erfindungsmerkmale. Beispielsweise könnte das Betriebsverfahren gemäß der Erfindung auch mittels einer äquivalent wirkenden Beimischungseinrichtung ausgeführt werden. Ferner können beliebige sonstige, mit Fernwärme gespeiste Anlagen wie z.B. Wärmetauscher aller Art auf die erfindungsgemäße Weise betrieben werden.

(Edmund P. ^|tner)

Patentanwalt VNR 101834

Leerseite

Claims

SAMSON AKTIENGESELLSCHAFT, Weismüllerstraße 3, 6 0 00 Frankfurt am Main Einrichtung zum Speisen von 5 Heizungsanlagen od. dgl. aus einem Fernheiznetz und Beimischventil hierfür Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Speisen von Hausanlagen oder sonsti-10 gen Verbrauchern aus einem Fernheiznetz, bei der dem Vorlaifwasser bei Überschreitung einer bestimmten Temperatur kälteres Wasser, insbesondere vom Verbraucher kommendes Rücklaufwasser beigemischt wird, gekennzeichnet durch die Kombination eines Ventils (7, 8) mit einem Strahl-15 rohr (12) in einem Beimischventil (1), in welchem das

Vorlaufwasser bis zu einer bestimmten Vorlauftemperatur (z.B. + 110⁰C) vom Vorlauf durch die'Ventilöffnung (7) zum Verbraucher geführt und das Strahlrohr (12) abgeschlossen ist, während bei einer Drosselung des Ventils (7, 8) der Zugang zum Strahlrohr geöffnet und das Beimischwasser (B) durch das Strahlrohr (12) dem Vorlaufwasser (A) beigemischt und als Mischwasser (AB) dem Verbraucher zugeführt wird.

2. ßeimischventii nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstange (9) des Ventilicegels

(8) fest mit der Hubstange (11) des Strahlrohres (12) verbunden ist.

3. Beimischventi 1 nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dia Hubstange (11) des Strahlrohres (12) unabhängig von der Ventilstange (9) des Ventilkegels (8) betätigbar ist.

4. Beimischventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubstange (11, 11') des Strahlrohres (12) durch den hohlen Ventilkegel (8') und die hohle Ventilstange (9') nach außen durchgeführt ist (Fig. 3).

5. Beimischventil nach einem der Anspruchs 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß de" Außendurchmesser
der Ventilstange (9 bzw. 9') dim Innendurchmesser
des Ventilsitzes (δ) entsprich..

6. Einrichtung für Heizungsan.agen mit Beimischventil nach einem oder mehreren d-r Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß da£. Beimischventil (1) von einem in die Heizleitung (23) eingebauten Thermostaten (31) gesteuert wird (Fig. i).

7. Einrichtung für Wassererwärmungsanlagen mit Beimischventil nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Beimischventil (1) von einem Temperaturregslglied (29) betätigt wird, welches von einem in die Austrittsleitung (35) bzw. in die Warmwasserkammer (33) des Wärmetauschers (32) eingebauten Thermostaten (31) gesteuert wird
(Fig..6).