Vorrichtung zur Expansionsübernahme in Flüssigkeits¬ kreislau systemen, insbesondere von Heizungs- oder Kühlanlagen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Expansionsübernahme in Flüss gkeitskreislaufsystemen, insbesondere von Heizungs- oder Kühlanlagen, mit mindestens einem vorzugsweise im Gasaustausch mit der Atmosphäre stehendem Expansionsgefäß, in das Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitskreislaufsystem aufgenommen und aus dem Flüssigkeit über eine Druckpumpe dem F lüssi gkei ts- krei s laufSystem wieder zugeführt wird und in einer

Leitung zum Expansionsgef ß ein auf den Betriebsdruck der Anlage einstellbares Überströmventi l vorgesehen ist und wobei im Expansionsgefäß ein geringerer Druck als im Flüssigkeitskreislaufsystem herrscht.

Es ist bekannt, daß bei Heizungsanlagen durch die

Erwärmung bzw. Abkühlung der Heizungsflüssigkeit (Wasser) jewei ls eine Veränderung des Volumens erfolgt. Das Mehrvolumen muß bei der Erwärmung aus dem Flüssigkeits¬ kreislauf entnommen und bei der Abkühlung wieder in den F lüss i gke i t sk rei s lauf zurückgeführt werden. Es ist bei derartigen Heizungsanlagen bekannt, den durch die Wärmeausdehnung entstehenden Überschuß an Heizungs¬ flüssigkeit in ein offenes Expansionsgefäß überzu¬ führen und bei Abkühlung über eine Pumpe dem Flüssig- keitskreislauf wieder Heizflüssigkeit zuzuführen. Weiters sind zu diesem Zwecke auch geschlossene Expansionsgefäße bekannt. Dabei wird üblicherweise bei . Erreichen eines bestimmten Überdruckes im F lüssi gkei ts- kreislauf ein Magnetventi l geöffnet und die Heizungs- flüssigkeit aus dem Kreislauf in das Expansionsgefäß abgegeben. Sinkt der Druck in der Anlage, wird die Druckpumpe eingeschaltet und Heizungsflüssigkeit aus dem Expansionsgefäß in den F lüss i gkei tsk rei s lauf gepumpt. Ein Beispiel für eine derartige Anlage ist der DE-A1-25 16 424 zu entnehmen. Durch diese inter-, mittierende Entnahme und W eder rüc k fü rung von Heizungs¬ flüssigkeit aus bzw. in den F lüssi gke i tskrei s lauf ent-

stehen in der Anlage nicht unerhebliche Druckschwankun¬ gen. Analoge Verhältnisse treten auch bei Kühlanlagen auf .

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß der Druckausgleich gleitend und praktisch ohne Druckschwankungen im Flüssigkeitskreislaufsystem erfolgt

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Expansionsgefäß über getrennte Zulauf- und Ablauf- Leitungen mit dem Flüssigkeitskreislaufsystem verbunden ist und daß in der Ab lauf Lei tung aus dem Expansions¬ gefäß eine kont nuierlich laufende Druck- und Umwälz¬ pumpe angeordnet ist.

Die Druck- und Umwälzpumpe fördert kontinuierlich Flüssigkeit aus dem Expansionsgefäß in das Kreislauf¬ system und sorgt bei entsprechender Dimensionierung für die Aufrechterhaltung des Betriebsdruckes im Kreislauf¬ system, auf den das Überströmventi l in der Zulauf- Leitung zum Expansionsgefäß eingestellt ist. Im normalen Betriebsfall strömt zumindest ein Tei lstrom der Kre i s lauff lüssi gkei t kontinuierlich durch das Über¬ strömventi l bzw. das Expansionsgefäß. In der Phase der Erwärmung der Krei s lauff lüss i gke i t gelangt vorübei— gehend mehr Flüssigkeit durch das Überströmventi l in das Expanεionsgefäß als aus diesem durch die Druck- und Umwälzpumpe gefördert wird. Dadurch steigt das Flüssig¬ keitsniveau im Expansionsbehälter. In der Phase der Abkühlung der Krei s lauff Lüssi gkei t wird umgekehrt mehr Flüssigkeit aus dem Expansionsbehälter in das Kreislauf- System gefördert als über das Überströmventi l in das Expansionsgefäß einströmt. Das Flüssigkeitsniveau im Expansionsbehälter sinkt wieder. Dies alles geht praktisch ohne Schwankungen des Betriebsdruckes i Kre slaufsystem vor sich. Die von der Pumpe geförderte Waεsermenge bestimmt den Durchfluß durch das Venti l.

Der Druckkreislauf muß nicht überwacht werden.

Bei der erf ndungsgemäßen Vorrichtung kann auf eine aufwendige S euerungstechnik zur Steuerung und Über¬ wachung der Anlage verzichtet werden. Ferner kommt es zu keinen Verschleißerscheinungen und Geräuschbi ldungen, wie sie bei der relativ hohen Schalthäufigkeit von Magnetventi len und intermittierend arbeitenden Pumpen auftreten.

Es ist möglich, nur einen Tei lstrom der An lagenf lüssig- keit (Heizungεflüssigkeit) über das Expansionsgefäß zu führen oder, insbesondere bei kleineren Heizungsanlagen, den vollen Flüssigkeitsstrom über die Zu lauf le i tung, das Expansionsge äß und die Ab lauf lei t ung zu leiten. Im letzteren Fall kann die in der Ab l auf le i tung vom Expansionsgef ß angeordnete Druck- und Umwälzpumpe auch die Funktion der Anlagenumwälzpumpe übernehmen, sodaß sich eine weitere Anlagenumwälzpumpe im Flüssig¬ keit sk rei s laufsystem erübrigt.

Eine Ausfü rungsva r i ante der Erfindung sieht vor, daß an das Expansionsgefäß mindestens ein weiteres

Expans onsgefäß angesch loεεen ist. Durch diese Maßnahme müssen nicht für verschiedene Anlagegrößen unterschied¬ lich große und aufnahmefähige Expansionsgefäße gefer¬ tigt werden. Es genügt ein Expansionsgefäß in einer Standardgröße herzustellen, an das dann bei größeren Anlagen weitere Zusatzexpansionsgefäße angeschlossen werden. Da diese Zusatzexpansionsgefäße keine Pumpen oder Venti le aufweisen, können die Kosten gering ge¬ halten werden .

Das Überströmventi l in der Zulaufleitung zum Expansions¬ gefäß bedingt (in Verbindung mit der kontinuierlich laufenden Druck- und Wärmepumpe in der Ab lauf le i tung des Expansionsgefäßes) einerseits, daß in Strömungs¬ richtung vor dem Übers römvent l (also im F lüss i gke ts-

krei s laufsyεtem) der Bet ri ebεdruck herrscht, auf den daε Überströmventi l eingestellt ist, andererseits, daß in Strömungsrichtung hinter dem Übers römventi l (also im Expansionsgefäß) ein geringerer Druck als der Betriebs- druck der Anlage vorhanden ist. Bei einem offenen, d.h. im Gasaustausch zur Atmosphäre stehenden Expansionsgefäß ist dies praktisch der Atmosphärendruck. Daraus ergibt sich ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Voi— richtung, denn - da in der in das Expansionsgefäß ein- strömenden Flüssigkeit ein Druckabfall stattfindet - können in der Krei s lauff lüεε i gkei t enthaltene Gaεe ent¬ weichen (Henry-Gesetz), und dies nicht nur gelegentlich, sondern kont nuierlich aufgrund des erfindungsgemäßen Merkmals, wonach zumindest ein Tei lstrom der Anlagen- bzw. Kreislaufflüssigkeit kontinuierlich durch das

Expansionsgefäß geleitet wird. Damit ist auch der Sauer¬ stoffgehalt der Heizungsflüssigkeit einer mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung betriebenen Heizanlage gegenüber einer herkömmlichen Heizungsanlage durch Mit- ausscheidung des Sauerstoffes im Zuge der Entgasung erheblich niedriger. Wenn - wie dies vorzugsweiεe vor¬ gesehen ist - das Expans onsgefäß mit der Atmosphäre im Gasaustausch steht, kann, um eine Wiederaufnahme von Sauerstoff aus der Atmosphäre zu erschweren, die Flüssig- keitεoberf lache im Expans i onsgefäß mit einem Schwimmer abgedeckt werden. Die Sauerstoffaufnähme kann auch durch eine (vorzugsweiεe biologisch abbaubare) Sperr- flüεsigkeit oberhalb des Wasserspi ege lε herabgeεetzt werden. Dieε erfolgt in einer vortei lhaften Auεführungs- form der Erfindung dadurch, daß das Expanεionsgefäß beim Gasauslaß einen Siphon aufweist, der mit einer Sperr- flüεεigkeit, bei spi e Iswei εe öl, gefüllt iεt.

Nachfolgend wird ein Auεführungεbei spi e l der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Die Zeichnung zeigt daε Schema einer erf i ndungεgemäßen Vorrichtung für eine He i zungεan Lage .

Das Krei s lauf εyεtem der Heizungsanlage besteht aus dem Heizkessel 1, der F lüss i gke i t s le i tung 2 (Vorlauf) bzw. 2* (Rücklauf) und Heizkörpern (z.B. Radiatoren) 3. Der Flüssigkeitskreislauf wird durch eine Anlagen-Umwälzpumpe 25 aufrecht erhalten (bzw. unterstützt) . Als Heizungs¬ bzw. Krei s lauff lüssigkeit wird vorzugsweiεe gefi ltertes und enthärteteε Lei tungswasser verwendet. Ferner ist ein Expansionεgefäß 4 vorhanden, welcheε über eine Zulauf¬ leitung 5 und eine Ablaufleitung 6 mit der Vorlauf- leitung 2 der Anlage in Verbindung steht. Die Anschlüsεe der Zulauf lei tung 5 und der Ab lauf lei tung 6 in der Vor lauf lei tung 2 εind relativ knapp hinter dem Heizkessel 1 angeordnet, um die thermische Entgasung zu nutzen. Diese Anschlußart ist vor allem für Wasεertemperaturen bis ca. 90 C geeignet. Bei höheren Betriebstemperaturen erfolgt der Anschluß der Zu lauf lei tung 5 und der Ablauf¬ leitung 6 besser in der Rück lauf lei tung 2* . Bei kleineren Anlagen kann auch der volle Flüssigkeitsstrom über das Expansionsgefäß 4 geführt werden, wobei dann die Ver- bindungs lei tung 2A zwischen Zu lau lei tung 5 und Ablauf¬ lei tung 6 ent fä 111.

In der Zu lauf le i tung 5 befindet sich das Überströmventil 7, welches auf den Anlagendruck einstellbar ist. Der Ist-Druck der Heizungsanlage ist von einem Manometer 8 ablesbar. Bei Heizungsanlagen herrscht im Flüssigkeits¬ kreislaufsystem üblicherweise ein Überdruck von mindestens 1,5 bar (je nach Höhe des Gebäudes). In der Ab lauf lei tung 6 befindet sich eine kontinuierlich arbeitende Druck- und Umwälzpumpe 9. Ihr folgt in der Flußrichtung ein Mengenregu l i e rvent i l 10 sowie ein Durchf lußmengenmesεe r 24.

Weiters ist sowohl in der Zu lauf le i tung 5 als auch in der Ablauf lei tung 6 ein Magnetventi l 11 vorgesehen. (In der Ab lauf le i tung 6 kann es auch ein Rückschlagventi l sein). im Expansionsgefäß 4 befindet sich ein unterer Niveau-

regier 12 für die Frischwassernachspeisung (19 bis 23) und ein oberer Niveauregler 13 zur Absicherung des Aus¬ lasses des Expansi onεgefäßeε (bei 15) . überεteigt der Waεserspi ege l 14 die Höhe deε Ni veaureg lerε 13, werden die Magnetventile n geεchlossen und das Expansionεgefäß 4 vom Kreislauf der Anlage getrennt, über die Niveau¬ regler 12,13 kann auch der Wärmeerzeuger (Brenner) abge- εchaltet werden. Des weiteren kann durch eine Drucküber¬ wachung (z.B. durch einen Pressoεtaten) bei über- oder Unterdruck in der Anlage das Expansionεgefäß 4 und der Wärmeerzeuger abgeεchaltet werden.

Der Gasauslaß 15 des Expansionεgefäßeε 4 iεt mit einem Siphon 16 versehen, der mit einer Sperrf lüεεi gkeit 17 gefüllt iεt. Beide Rohrεchenkel deε Siphons 16 weisen Bereiche 16' erweiterten Querεchnittε auf, um ein Auε- strö en der Sperrf lüss i gkei t bei leichten Druckschwankun¬ gen zu verhindern.

Strichliert ist ein Zusatzexpansi onεgefäß 18 gezeichnet, daε gegebenenfalls an das Expans i onεgefäß 4 angeεchloεεen werden kann.

Bei der Leitung 19 handelt eε sich um eine Zu lauf lei tung für Friεchwaεεer. Frischwasser wird n das Expansions¬ gefäß 4 eingepumpt, wenn der Wasserεpi ege l 14 daε Niveau deε unteren Ni veaureg lerε 12 unterschreitet. Die Frischwasserzulauflei tung 19 ist mit einem Wasserzähler 20, einem Magnetventi l 22, einem Rohrtrenner 23 und einem Mengenreguliervent i l 21 versehen. Die Fri schwaεεer- zulauf lei tung kann auch an anderer Stelle am Expanεions- gefäß 4 angesch losεen εein. Außerdem muß nicht unbedingt eine "automatische" Frischwassernachspeisung vorgesehen sein (welche über den Niveauregler 12 das Magnetventil 22 steuert).

Wenn (bei kleineren Anlagen) der volle F lüsεi gkei tεstrom des Krei s lauf yεtems über das Expansi onεgefäß 4 geführt wird, dann kann auch auf die geεonderte An lagen-Umwä Iz-

pumpe 23 verzichtet werden, wei l die Druck- und Umwälz¬ pumpe 9 in der Ab lauf le i tung 6 kontinuierlich arbeitet und daher auch die Funktion der Anlagen-Umwälzpumpe übernehmen kann.

Das wesentliche Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß in kontinuierlicher Strömung zumindest ein Tei l¬ strom der Heizungsflüssigkeit (Hei zungswasεer) durch daε Expanεionεgefäß 4 geführt wird, daε über die Zulauf¬ leitung 5 und die Ab lauf lei tung 6 an die F lüss i gkei ts- Leitung (Vor lauf le i tung 2 oder Rück l auf lei tung 2') der Anlage angeschlossen ist.

Bei vorgegebenem Betriebsdruck der Heizungsanlage fließt Hei zungsf-lüssigkei t kontinuierlich über daε Überström¬ venti l 7 in das Expansionsge äß 4 und kontinuierlich erfolgt die Rückführung der He i zungsf lüεεi gke i t aus dem Expansionsgefäß 4 in das Kreislaufsystem bzw. in die F lüss i gkei ts Lei tung 2, da die Umwälzpumpe 9 kontinuier¬ lich arbeitet. Allerdings wird nicht immer gleich viel Flüssigkeit in das Expansionsgefäß 4 gefördert wie aus diesem abströmt. In der Phase der Erwärmung der

Hei zungsf Lüsε i gke i t strömt mehr Flüssigkeit in das Expans i onsgefäß 4 ein als aus diesem ab. Der Wasser¬ spiegel 14 steigt. In der Phase der Abkühlung der He i zungsf lüssi gkei t hingegen sinkt der Wasεerεpi ege l 14, wei l mehr Flüssigkeit aus dem Expansionsgefäß 4 in das Kreislaufsystem gefördert wird als über das überström- vent i L 7 einströmt .

Da im Expansionsge äß 4 ein geringerer Druck als im Kreislaufsystem, nämlich praktisch Atmosphärendruck herrscht, erfolgt auch eine Entgasung der Heizungs¬ flüssigkeit. Bei Anstieg des Wasserspiegels 14 verdrängte Luft entweicht bläschenweise durch die Sperrf Lüss i gkei t 17 im Siphon 16 hindurch. Sinkt der Wasserspiegel 14, dringt zwar Luft von außen wieder in das Expansionsgefäß 4 ein, infolge der Sperrflüssigkeit 17 jedoch "gebremst".

was die (Wi eder- ⁾ Aufnähme von Luft bzw. Luftanteilen ⁽ z.B. Sauerstoff ⁾ in die Heizungsflüssigkeit behindert.

Die absperrbaren Magnetventile 11 dienen, wie bereits erwähnt, lediglich der Sicherung der Anlage bei Funktions- Störungen und treten im normalen Betriebsfall der Heizungsanlage nicht in Funktion.

Im Ausführungsbei spie l wurde der Einsatz einer erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung bei einer Heizanlage beschrieben. Sie könnte jedoch auch bei Kühlsystemen zum Einsatz kommen, also überall dort, wo in einem Flüεεi gkei tε- krei s Laufεyεtem durch Volu εänderungen der Kreiεlauf- flüεεigkeit auftretende Druckεchwankungen kompenεiert werden sollen.