DK160648B

DK160648B - Fremgangsmaade til regulering af et central- eller fjernvarmeanlaeg med en differenstrykventil og anlaeg til brug hertil

Info

Publication number: DK160648B
Application number: DK441688A
Authority: DK
Inventors: Peter Moesby
Original assignee: Frese Armatur
Priority date: 1988-08-05
Filing date: 1988-08-05
Publication date: 1991-04-02
Also published as: EP0427775A1; DK441688D0; US5178324A; DK441688A; EP0427775B1; AU4053789A; WO1990001657A1; AU629564B2

Description

DK 160648 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til at regulere et med 5 en differenstrykventil udstyret central- eller fjernvarmeanlæg til føring af et varmebærende fluidum, såsom vand, i et bygværk med flere rum, der hvert har i det mindste en med en termostatventil forsynet radiator, hvilken diffe-renstrykventil i strømningsretningen er anbragt efter radi-10 atorerne og har et af en membran styret lukkeorgan til at regulere strømningen af det varmebærende fluidum i en kanal mellem en ind- og en udgang.

I centralvarmeanlæg er det vigtigt, at vandet fordeles 15 rundt i anlægget i et forudberegnet forhold, så det dimensionerede varmebehov ved de enkelte radiatorer tilgodeses.

Det er også vigtigt, at det varmebærende fluidum forbliver i anlægget i så lang tid, at en rimelig mængde varme kan nå 20 at blive afgivet til rummene i det bygværk, der skal holdes opvarmet af anlægget, hvilket man sikrer ved hjælp af en i de enkelte forgreninger i anlægget anbragt differenstryk-ventil, der kan regulere strømningen af det varmebærende fluidum.

25

Derudover er det vigtigt, at differens trykket over de enkelte radiatorer er så lille, at der ikke opstår støj i ventiler, idet støjen direkte eller ved forplantning i rørsystemet kan give anledning til gener.

30 I de enkelte rum styrer man strømningen af det varmebærende fluidum gennem radiatoren eller hver radiator ved hjælp af termostatventiler, der i afhængighed af temperaturen i rummet kan åbne mere eller mindre for strømningen gennem radi-35 atoren henholdsvis radiatorerne, så varmeafgivelsen til 2

DK 160648 B

rummet kan holdes Inden for de grænser, der er betinget af termostatventilernes nøjagtighed og den temperatur, der ønskes opretholdt af rummets bruger ved indstillingen af termostatventilen eller -ventilerne.

5 I denne normale funktion af anlægget er det termostatventilerne, der styrer anlægget, og differenstrykventilen indtager sin af anlæggets samlede dimensionering forud fastsatte indstilling, idet det samlede antal af termo 10 statventiler forårsager et passende trykfald over anlægget.

I det sådant anlæg forekommer der imidlertid hyppigt en situation, der afviger fra denne forud fastsatte normale funktion.

15

Dette indtræder for eksempel, når rengøringspersonale tidligt om morgenen åbner vinduerne i et stort antal rum for at udlufte disse inden brugerne af de enkelte rum møder til normal arbejdstid.

20 Når vinduet eller vinduerne åbnes i et rum, hvor der er radiatorer med termostatventil, burde disse betjenes til lukning for strømningen af det varmebærende fluidum.

25 Erfaringsmæssigt sker en sådan lukning sjældent, og der kan derfor forløbe adskillige timer, hvor vinduerne står åbne, hvorfor termostatventilerne åbner fuldt for den enkelte radiator, især hvor den udendørs temperatur er lav.

30 I denne situation er det differenstrykventilen, der skal styre den samlede strømning gennem anlægget, men dette kan den ikke klare, da trykforskellen på membranens to flader er ringe også ved fuld strømning gennem ventilen.

35 Der vil derfor i denne unormale men dog hyppigt forekommen- 3

DK 160648 B

de driftsituation strømme en uforholdsmæssig stor mængde af det varmebærende fluidum gennem anlægget med dårlig økonomi til følge.

5 Det er formålet med opfindelsen at imødegå den ovennævnte ulempe, og dette formål opnås ved en fremgangsmåde af den omhandlede art, hvilken fremgangsmåde ifølge opfindelsen er særegen ved, at man udstyrer differenstrykventilen med et indstilbart drøvlested mellem indgangen og lukkeorganet, og 10 at man uden kendskab til trykfordelingen i anlægget indstiller drøvlestedet til at lade en maksimal mængde fluidum passere.

Ved at udstyre differenstrykventilen med det nævnte ind-15 stilbare drøvlested kan man begrænse den samlede mængde af det varmebærende fluidum gennem anlægget, selv om alle termostatventiler måtte være åbnet maksimalt, dvs. at man har flyttet den drøvling, der normalt finder sted i anlægget gennem den forenede virkning af et flertal af termostatven-20 tiler, ned til differenstrykventilen. Man kan således tilvejebringe et konstant tryktab over termostatventilerne og/eller drøvlestedet i differenstrykventilen uanset om termostatventilerne er mere eller mindre åbne.

25 Opfindelsen angår også et central- eller fjernvarmeanlæg til brug ved udøvelse af den opfindelsesmæssige fremgangsmåde, hvilket anlæg er til føring af et varmebærende fluidum, såsom vand, og omfatter flere med hver sin termostatventil forsynede radiatorer, der er indrettet til at blive 30 anbragt i et antal af i det mindste én i hvert sit rum i et bygværk, og en i strømningsretningen efter radiatorerne anbragt differenstrykventil, der har et af en membran styret lukkeorgan til at regulere strømningen af det varmebærende fluidum i en kanal mellem en ind- og en udgang, og hvilket 35 anlæg ifølge opfindelsen er særegent ved, at differenstryk-

DK 160648 B

4 ventilen har et indstilbart drøvlested mellem indgangen og lukkeorganet.

Underkravene angiver måder at gå frem på henholdsvis foran-5 staltninger ved et anlæg til brug ved udøvelse af fremgangsmåden, hvis hensigtsmæssighed fremgår af den efterfølgende beskrivelse.

Fremgangsmåden skal forklares nærmere i det følgende under 10 henvisning til tegningen, der viser udførelsesformer for anlæg til brug ved udøvelse af fremgangsmåden, hvor:

Fig. 1 viser skematisk et to-strengscentral- eller fjernvarmeanlæg ifølge opfindelsen, 15 fig. 2 viser skematisk en differenstrykventil ifølge opfindelsen til brug i det i fig. 1 viste tostrengsanlæg , 20 fig. 3 viser fordeling af differenstryk i det i fig. 1 viste anlæg, fig. 4 viser regulering af vandmængden i samme anlæg, 25 fig. 5 viser skematisk et et-strengscentral- eller fjern varmeanlæg ifølge opfindelsen, og fig. 6 viser skematisk en differenstrykventil ifølge opfindelsen til brug i det i fig. 5 viste et-30 strengsanlæg, fig. 7 og 8 viser foretrukne udførelsesformer for dif ferens trykvent i ler i de i fig. 1 henholdsvis i fig.

5 viste anlæg.

35 5

DK 160648 B

Et to-strengscentral- eller fjernvarmeanlæg ifølge opfindelsen omfatter en tilførende 1 og en returførende hovedledning 2, der fører et varmebærende fluidum, såsom vand, fra henholdsvis retur til et på tegningen ikke vist kedel-5 anlæg af almindeligt kendt art.

Fra et afgreningspunkt 3 fører en tilførende sideledning 4 det varmebærende fluidum til et antal radiatorer 5, der hver er forsynet med en termostatventil 6, der i overens-10 stemmelse med dennes indstilling og temperaturen af det rum, hvori den tilhørende radiator 5 er anbragt, kan styre strømningen af det varmebærende fluidum gennem radiatoren 5.

15 Termostatventilerne 6 er af almindelig kendt art og udgør ikke en del af opfindelsen, hvorfor deres indretning ikke beskrives nærmere.

En returførende sideledning 7 fører det varmebærende flui-20 dum tilbage til den returførende hovedledning 2 ved et tilslutningspunkt 8.

På fig. 1 er de tilførende ledninger 1 og 4 vist med fuldstreg-linier, medens de returførende ledninger 2 og 7 er 25 vist med streg-streg-linie.

Radiatorerne 5 er sluttet til den tilførende sideledning 4 og den returførende sideledning 7 ved forbindelsespunkter 9 henholdsvis 10 og 10a.

30

Mellem det i strømningsretningen senest forudgående forbindelsespunkt 10a og tilslutningspunktet 8 er der i den returførende sideledning 7 indskudt en differenstrykventil 11, hvis indretning vil blive forklaret nærmere i det føl-35 gende.

6

DK 160648 B

I anlægget er der endvidere tilvejebragt en ledning 12 i form af et kapillarrør, der strækker sig mellem et første referencepunkt 13 og en tilslutning 14 på differenstrykven-5 tilen 11, idet referencepunktet 13 befinder sig mellem af-greningspunktet 3 og det i strømningsretningen første forbindelsespunkt 9 for en radiator 5.

Mellem det ovennævnte forbindelsespunkt 10a og differens-10 trykventilen 11 er der tilvejebragt et drøvlested 15, hvis gennemstrømningsareal er indstilbart.

Sideledningerne 4 og 7, radiatorerne 5, termostatventilerne 6 og differenstrykventilen 11 udgør tilsammen en forgrening 15 fra hovedledningerne 1 og 2.

En sådan forgrening er for eksempel beregnet til opvarmning af et antal rum, som er placeret ovenover hinanden i et bygværk, såsom en beboelsesejendom eller en kontorbygning.

20

For hver indgang eller trapperum i bygværket kan der være en forgrening af den beskrevne art.

Differenstrykventilen 11 er skematisk vist på fig. 2 og om-25 fatter et hus 16 med en indgang 17 og en udgang 18, der udgør enderne af en kanal 19 gennem huset 16. Indgangen 17 er forsynet med midler, for eksempel gevind eller flange, så den på strømningsmæssig tæt måde kan forbindes med den returførende ledning 7, og udgangen er på tilsvarende vis 30 indrettet til at kunne forbindes med den returførende hovedledning 2. Pilen 22 angiver strømningsretningen.

I huset er der endvidere en boring 30, hvis akse 20 fortrinsvis men ikke nødvendigvis strækker sig skråt i forhold 35 til kanalens 19 akse 21.

7

DK 160648 B

Koaksialt med boringens 30 akse 20 findes i boringens første ende en membranmekanisme, der kan styres af et differenstryk .

5

Membranmekanismen omfatter en membran 23, der er forbundet med en bælg 24 af elastisk materiale. Bælgen 24 kan beskrives som et kort rør, hvis ene ende med radial afstand er krænget hen over den anden ende, hvorefter den radialt 10 yderste del er fastspændt tæt mod væggen af boringen 30, og den radialt inderste del er fastgjort på tæt måde til membranen 23. Ved membranens 23 forskydning hen og tilbage i retning af boringens 30 akse 20 vil bælgen 24 krænges eller rulle om sig selv i større eller mindre grad, hvorved den 15 radialt yderste del kan blive længere eller kortere og rulle henover nogle aksialt forløbende spalter 25 i den første ende af en bøsning 26 med en første og en modstående anden ende, hvilken bøsning i det følgende benævnes den anden bøsning. Spalterne 25 er fordelt med ensartet afstand langs 20 omkredsen af den anden bøsning 26.

Fastgøringen af bælgens 24 radialt yderste del sker ved hjælp af en membranholder 27, der holdes fast i boringen 30 med et låg 28, der for eksempel kan fastgøres til huset 16 25 med skruer eller lignende fastgørelsesmidler.

Låget 28 bærer den tidligere omtalte tilslutning 14 for ledningen 12, og der er i membranholderen 27 boret et hul 37, så et tryk i ledningen 12 kan virke mod en første flade 30 29 af membranen 24, hvilken første flade vender bort fra kanalen 19 i huset 16.

Den anden bøsning 26 er lejret uforskydeligt og tæt i boringen 30 samt strækker sig gennem kanalen 19, hvorhos den 35 er tætnet i huset 16 på en sådan måde, at strømning af et 8

DK 160648 B

varmebærende medium gennem kanalen 19 kun kan ske, når membranen 23 er i sådanne stillinger, hvor bælgen 24 frilægger spalterne 25 i den anden bøsning 26 i større eller mindre udstrækning.

5 I boringens 30 modstående anden ende er der roterbart anbragt en spindel 31 med et håndgreb 32, hvis overflade er forsynet med friktionsøgende midler, såsom roulettering, så man let kan rotere håndgrebet 32 og dermed også spindlen 31 10 om dens længdeakse, der er sammenfaldende med boringens 30 akse 20.

Spindlen 31 er på et stykke af dens omdrejningsflade forsynet med et gevind 33, der kan samvirke med et gevind i en i 15 boringen 30 forskydeligt lejret bøsning 34, der i det følgende benævnes den første bøsning. Spindlen 31 er lejret u-forskydeligt i dens længderetning, og det vil kunne forstås, at drejning af håndgrebet 32 vil medføre en længdeforskydning af den første bøsning 34 hen imod eller bort 20 fra membranmekanismen.

Den første bøsnings 34 ydre diameter er afpasset til tæt og glidende samvirke med indersiden af den anden ende af den anden bøsning 26, hvilken anden ende har nogle langsgående 25 udtagninger eller gennembrydninger 35, der er fordelt med ensartet afstand langs omkredsen af den anden bøsning.

Ved den nævnte drejning af håndgrebet 32 kan den første bøsning 34 forskydes i den anden bøsning 26 mellem en før-30 ste stilling, hvor den første bøsnings 34 frie endekant lukker for de nævnte langsgående udtagninger 35 i den anden bøsnings 26 væg, og en anden stilling, hvor der tillades fri passage gennem udtagningerne.

35· Når differenstrykventilen 11 er monteret i det i fig. 1 vi- 9

DK 160648 B

ste anlæg , kan man med håndgrebet 32 indstille den første bøsning 34 relativt i den anden bøsning 26, så endekanten af den første bøsning 34 frilægger et passende areal af udtagningerne 35.

5

Dette areal udgør det tidligere anførte drøvlested 15, der således er indbygget i differenstrykventilen 11.

En membranfjeder 36 er lejret omkring spindlen 31 og er 10 indrettet til at påvirke membranen 23 i retning mod låget 28, dvs. mod den stilling, hvor membranmekanismen tillader den størst mulige strømning.

Det tryk, der under det varmeførende fluidums strømning 15 gennem differenstrykventilen 11 hersker i et punkt, referencepunkt B, i området mellem udtagningerne 35 og spalterne 25, sammenlignes af membranen 23 med det tryk, der gennem ledningen 12 afføles i punktet 13, referencepunkt A, i den tilførende sideledning 4, hvorved membranen 23 ind-20 stiller sig i dens længderetning, så differenstrykket i afhængighed af fjederkarakteristikken af membranfjederen 36 justeres til en passende størrelse af strømning.

I et punkt, referencepunkt C, i indgangen 17 i differens-25 ventilen 11 måles endvidere trykket i den returførende sideledning 7 efter det senest forudgående forbindelsespunkt 10a.

I det følgende forklares det i fig. 1 viste anlægs virkemå-30 de ved de i fig. 3 og 4 viste kurver, der er fremkommet efter simulering i en model.

Differenstrykventilens 11 reguleringskarakteristik er i fig. 3 vist som funktion af åbningsgraden af termostatven-35 tilerne 6 i radiatorerne 5 i forgreningen 4,7. Således vil 10

DK 160648 B

100 % svare til dimensioneringstilstanden, og åbningsgrader derover vil svare til en opvartningssperiode for eksempel efter natsænkning eller den tidligere beskrevne driftstilstand, hvor vinduer åbnes i koldt vejr uden samtidig luk-5 ning af termostatventilerne 6.

Fig. 3 viser differenstrykkets fordeling over henholdsvis radiatorerne 5 i forgreningen 4,7, d.v.s. over referencepunkterne A og C, og det regulerede differenstryk over ra-10 diatorerne 5 og drøvlestedet 15 i forening, d.v.s. referencepunkterne A og B.

Det vil bemærkes, at differenstrykket over radiatorerne 5 altid er mindre end 1 mVs, og at differens trykket over 15 drøvlestedet 15, som angives ved forskellen mellem kurverne, forbliver i det væsentlige konstant ved åbningsgrader på mere end 100 %.

Fig. 4 viser den regulerede vandmængde i forgreningen 4,7, 20 og det vil bemærkes, at vandmængden er i hovedsagen konstant ved en åbningsgrad på mere end 100 %.

Et et-strengscentral- eller fjernvarmeanlæg ifølge opfindelsen er vist i fig. 5, idet der er anvendt samme henvis-25 ningsbetegnelser for dele, der svarer til hinanden.

Anlægget har en tilførende hovedledning 1, en returførende hovedledning 2, et afgreningspunkt 3, et tilslutningspunkt 8, radiatorer 5 med termostatventiler 6, en differenstryk-30 ventil 111 og et drøvlested 15.

Termostatventilerne 6 er af en lidt anden udformning end de i fig. 1 anvendte, idet de er indrettet til at lade det varmebærende fluidum strømme videre til den i strømnings-35 retningen næstfølgende termostatventil 6.

11

DK 160648 B

Termostatventilerne 6 er af almindelig kendt art og udgør ikke en del af opfindelsen, hvorfor deres indretning ikke beskrives nærmere.

5

Differenstrykventilen 111 afviger fra den tidligere beskrevne differenstrykventil 11 ved, at den ikke har en tilslutning, som svarer til tilslutningen 14 for ledningen 12 i det to-strengede anlæg.

10

Der er i stedet tilvejebragt en kanal 112 mellem indgangen 17 og rummet mellem membranholderen 27 og et låg 128, hvilken kanal 112 udgør referencepunkt A i differenstrykventilen 111.

15

Referencepunktet B findes ligesom i differenstrykventilen 11 også i området mellem udtagningerne 35 og spalterne 25.

Det vil indses, at selvom differenstrykventilerne 11 og 111 20 afviger en smule fra hinanden, og at der er tale om to forskellige udførelsesformer for central- eller fjernvarmeanlæg, vil også differenstrykventilerne 111 frembringe samme virkning som differenstrykventilen 11 i det to-strengede anlæg, hvorfor det skønnes at være unødvendigt at forklare 25 virkemåden i det et-strengede anlæg.

Fig. 7 og 8 viser foretrukne udførelsesformer for differens trykvent i ler 11 og 111 ifølge opfindelsen til brug i to-strengs- henholdsvis et-strengscentral- eller fjernvar-30 meanlæg.

Fig. 7 og 8 viser de mange komponenter, der indgår i de opfindelsesmæssige differenstrykventiler, hvilke komponenter omfatter møtrikker, tætninger, skruer samt et planetgear i 35 håndgrebet 32, der tilvejebringer en udveksling til drej-

DK 160648 B

12 ning af spindlen, så længdeforskydningen af den første bøsning 34 kan ske med den nødvendige nøjagtighed.

Claims

13 DK 160648 B

1. Fremgangsmåde til at regulere et med en differenstryk- ventll (11, 111) udstyret central- eller fjernvarmeanlæg 5 til føring af et varmebærende fluidum, såsom vand, i et bygværk med flere rum, der hvert har i det mindste en med en termostatventil (16) forsynet radiator (5), hvilken differens trykventil (11, 111) i strømningsretningen er anbragt efter radiatorerne (5) og har et af en membran (23) styret 10 lukkeorgan (24,25) til at regulere strømningen af det varmebærende fluidum i en kanal (19) mellem en ind- (17) og en udgang (18), kendetegnet ved, at man udstyrer differenstrykventilen (11, 111) med et indstilbart drøvle-sted (15) mellem indgangen (17) og lukkeorganet (24,25), og 15 at man uden kendskab til trykfordelingen i anlægget indstiller drøvlestedet (15) til at lade en maksimal mængde fluidum passere.

2. Fremgangsmåden ifølge krav 1, kendetegnet 20 ved, at man som differenstryk anvender trykforskellen mellem på den ene side trykket på en bort fra kanalen (19) vendende første flade (29) af membranen (23) og på den anden side trykket mellem drøvlestedet (15) og lukkeorganet (24, 25). 25

3. Fremgangsmåden ifølge krav 1-2, hvor anlægget er tostrenget, kendetegnet ved, at man fører det tryk, der i strømningsretningen findes forud for radiatorerne (5) til den første flade (29) af membranen (23). 30

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1-2, hvor anlægget er et-strenget, kendetegnet ved, at man fører det tryk, der i strømningsretningen findes mellem radiatorerne (5) og differensventilen (111) til den første flade (29) af 35 membranen (23). 14 DK 160648 B

5. Central- eller fjernvarmeanlæg til brug ved udøvelse af den i krav 1 omhandlede fremgangsmåde, hvilket anlæg er til føring af et varmebærende fluidum, såsom vand, og omfatter 5 flere med hver sin termostatventil (6) forsynede radiatorer (5), der er indrettet til at blive anbragt i et antal af i det mindste en i hvert sit rum i et bygværk, og en i strømningsretningen efter radiatorerne (5) anbragt differens-trykventil (11, 111), der har et af en membran (23) styret 10 lukkeorgan (24, 25) til at regulere strømningen af det varmebærende fluidum i en kanal mellem en ind- (17) og en udgang (18), kendetegnet ved, at differenstryk-ventilen (11, 111) har et indstilbart drøvlested (15) mellem indgangen (17) og lukkeorganet (24, 25).

6. Anlæg ifølge krav 5, kendetegnet ved, at drøvlestedet (15) er en første bøsning (34), der ved hjælp af en gevindspindel (31) er aksialt forskydelig i en anden bøsning (26) mellem en første stilling, hvor den første 20 bøsnings (34) endekant lukker for langsgående udtagninger (35) i den anden bøsnings (26) væg, og en anden stilling, hvor nævnte udtagninger (35) er frilagte og kan tillade u-hindret passage af det varmebærende fluidum mellem ind-(17) og udgangen (18). 25

7. Anlæg ifølge krav 5-6, hvor anlægget er to-strenget, kendetegnet ved, at anlægget omfatter et kapillarrør (12), der strækker sig fra et første punkt (13), der i strømningsretningen findes forud for radiatorerne (5) til 30 en tilslutning (14), som er tilvejebragt på en bort fra lukkeorganet (24, 25) vendende første flade (29) af diffe-renstrykventilens (11) membran (23).

8. Anlæg ifølge krav 5-6, hvor anlægget er et-strenget, 35 kendetegnet ved, at differenstrykventilen (111) 15 DK 160648 B omfatter en passage (112), der strækker sig fra indgangen (17) og til et rum, hvis væg udgøres af den første flade (29) af membranen (23).