DE19801501A1

DE19801501A1 - Verfahren zur Entgasung von Heizungswasser in einer Heizungsanlage

Info

Publication number: DE19801501A1
Application number: DE1998101501
Authority: DE
Inventors: Rolf Messmer
Original assignee: APACO APP AG
Current assignee: APACO APP AG
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 1998-08-06
Also published as: AT2554U1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entgasung von Hei zungswasser in einer Heizungsanlage, bei dem einem Druckbe hälter Heizungswasser zugeführt, der Druckbehälter abge sperrt und zur Freisetzung von im Heizungswasser vorhande nem Gas der Druck im Druckbehälter abgesenkt wird, sowie Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens, mit einem Druckbehälter, der über mindestens eine Druckbehälterlei tung absperrbar an eine Heizungsanlage anschließbar ist.

Heizungsanlagen werden zumeist mit Leitungswasser gefüllt, das anfänglich in der Regel mindestens 50 dm³ Luft per m³ Wasser enthält. Während des Betriebs werden durch verschie dene Vorgänge, wie z.E. Erhöhung der Wassertemperatur, Druck reduktion durch statische Höhendifferenzen, Elektrolyse und chemische Reaktionen, in der Heizungsanlage noch mehr Luft und andere Gase freigesetzt. Die meisten Gase werden an der heißesten Stelle und am höchsten Punkt in der Heizungsanlage in Form von Mikroblasen frei, wobei ein Teil davon bei der nachfolgenden Abkühlung und Druckerhöhung wieder absorbiert wird.

Gas im Heizungswasser führt zu vielerlei Problemen, wie z.E. Korrosion, schnellerer Pumpenabnutzung durch Kavita tion, geringerer Wärmetransport und störende Geräusche, und sollte daher soweit als möglich entfernt werden. Dies ge schieht erfindungsgemäß durch Ausnutzung des Gesetzes von Henry, das besagt, daß die Absorptionsfähigkeit von Wasser bei steigendem Druck steigt und bei steigender Temperatur sinkt.

Stand der Technik

Bereits bekannt und auf dem Markt erhältlich sind Vorrichtun gen der eingangs erwähnten Art zur Entgasung von Heizungswas ser mittels Druckabsenkung in einem Druckbehälter. Ein Bei spiel hierfür ist der Luftabscheider Spirovent® Super der Firma Spirotech B.V., Helmon/NL, bei dem dem Druckbehälter Heizungswasser aus der Heizungsanlage zugeführt, der Druckbe hälter abgesperrt und zur Freisetzung von im Heizungswasser vorhandenem Gas der Druck im Druckbehälter mittels einer Va kuumpumpe abgesenkt wird. Ein Nachteil dieses Luftabscheiders ist, daß zur Erzeugung eines Unterdrucks im Druckbehälter eine Vakuumpumpe eingesetzt wird, zu deren Betrieb Energie benötigt wird und die naturgemäß auch eine gewisse Störan fälligkeit mit sich bringt.

Bei anderen bekannten Vorrichtungen erfolgt eine Druckab senkung durch Entspannung von unter Druck stehendem Hei zungswasser, wozu keine Vakuumpumpe benötigt wird. Diese Vorrichtungen arbeiten aber nicht im Unterdruckbereich und ihre Entgasungsleistung ist daher beschränkt.

Aufgabe der Erfindung

Angesichts der vorgenannten Nachteile existierender Verfah ren und Vorrichtungen zur Entgasung von Heizungswasser liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein Verfahren und Vor richtungen der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, die eine weitgehende Entgasung von Heizungswasser mit möglichst geringem Energieaufwand ermöglichen. Um die Störanfälligkeit der Vorrichtungen zu begrenzen, soll zudem auf eine Vakuum pumpe zur Erzeugung der erforderlichen Druckabsenkung ver zichtet werden.

Wesen der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ge löst, wie es im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist, sowie durch die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Durch führung dieses Verfahrens, wie sie in den unabhängigen Pa tentansprüchen 4 und 8 definiert sind. Bevorzugte Ausfüh rungsvarianten ergeben sich aus den abhängigen Patentansprü chen.

Beim Verfahren zur Entgasung von Heizungswasser in einer Heizungsanlage ist wesentlich, daß:

- einem Druckbehälter Heizungswasser zugeführt,
- der Druckbehälter abgesperrt und
- zur Freisetzung von im Heizungswasser vorhandenem Gas der Druck im Druckbehälter abgesenkt wird,
wobei die Druckabsenkung im Druckbehälter durch Abkühlung des darin befindlichen Heizungswassers erfolgt.

Bei einer ersten Ausführungsvariante wird die vom im Druck behälter befindlichen Heizungswasser abgegebene Wärme zur Aufheizung von Heizungswasser außerhalb des Druckbehälters verwendet.

Bei einer zweiten Ausführungsvariante wird der Druckbehäl ter mit dem darin befindlichen Heizungswasser mittels zir kulierender Luft abgekühlt.

Die Vorrichtung zur Durchführung der ersten Ausführungsvari ante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt im wesentli chen einen Druckbehälter, mindestens eine Druckbehälterlei tung, einen Heizungswasserbehälter und mindestens eine Hei zungswasserleitung. Über die Druckbehälterleitung bzw. -lei tungen ist der Druckbehälter absperrbar an eine Heizungsan lage anschließbar, während die Heizungswasserleitung bzw. -leitungen zum Anschließen des Heizungswasserbehälters an die Heizungsanlage dient bzw. dienen. Entscheidend für die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist hier, daß der Druckbehälter im Heizungswasserbehälter angeordnet ist.

Durch Übertragung von Wärme vom Heizungswasser innerhalb des Druckbehälters auf den Druckbehälter umgebendes, im Heizungs wasserbehälter vorhandenes Heizungswasser wird einerseits das Heizungswasser im Druckbehälter abgekühlt und anderseits das Heizungswasser im Heizungswasserbehälter aufgeheizt. Dies be wirkt eine Druckabsenkung durch Volumenreduktion des Hei zungswassers im Druckbehälter und damit aufgrund des Gesetzes von Henry eine Entgasung dieses Heizungswassers. Gleichzeitig wird das Heizungswasser im Heizungswasserbehälter durch Tem peraturerhöhung ebenfalls entgast oder zumindest daran gehin dert, Gase aus der Atmosphäre aufzunehmen.

Vorzugsweise ist der Heizungswasserbehälter als offener Ex pansionsbehälter ausgebildet, so daß er gleichzeitig zum Druckausgleich in der Heizungsanlage eingesetzt werden kann.

Die Vorrichtung zur Durchführung der zweiten Ausführungsva riante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt im wesent lichen einen Druckbehälter, mindestens eine Druckbehälter leitung und einen Luftkanal, durch den während der Entga sung Luft zirkuliert. Über die Druckbehälterleitung bzw. -leitungen ist der Druckbehälter absperrbar an eine Hei zungsanlage anschließbar.

Das Heizungswasser im Druckbehälter wird durch Übertragung von Wärme auf den Druckbehälter, die dann in die zirkulie rende Luft abgegeben wird, abgekühlt. Dies bewirkt wiederum eine Druckabsenkung durch Volumenreduktion des Heizungswas sers im Druckbehälter.

Auf die vorbeschriebenen Weisen kann ohne Vakuumpumpe und mit optimaler Energieausnutzung eine weitgehende Entgasung des Heizungswassers realisiert werden.

Zeichnungen und Ausführungsbeispiele

Im folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäßen Vorrichtungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und anhand von zwei Ausführungsbei spielen detaillierter beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entgasung von Heizungswasser und zum Druckausgleich in einer Heizungsanlage, mit einem Druckbehälter, der in einem Heizungswasserbehälter angeordnet ist, und

Fig. 2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entgasung von Heizungswasser in einer Heizungsanlage, mit einem Druckbehälter, der in einem Luftkanal angeordnet ist.

Fig. 1

Die Vorrichtung weist einen Druckbehälter 1 auf, der in einem Expansionsbehälter 2 angeordnet ist. Der Expansions behälter 2 ist über eine Heizungswasserleitung 21 mit dem Rücklauf R einer angeschlossenen Heizungsanlage verbunden, wobei sich in der Heizungswasserleitung 21 ein Ventil 22, z. B. in Form eines Magnetventils, befindet, das sich bei Überdruck in der angeschlossenen Heizungsanlage öffnet, so daß Heizungswasser in den Expansionsbehälter 2 fließen kann. In einer Bypassleitung 23 zu diesem Ventil 22 sind eine Druckhaltepumpe 24, die bei ungenügendem Druck in der Heizungsanlage eingeschaltet wird, und ein Rückschlagventil 25 angeordnet. Der Druck in der Heizungswasserleitung 21 wird mittels einer Druckmeßsonde 27 gemessen. Zwischen Druckmeßsonde 27 und Heizungsrücklauf R ist in der Hei zungswasserleitung 21 zudem noch ein Schmutzfänger 26 an gebracht.

Der Expansionsbehälter 2 ist zur Warmhaltung des Heizungs wassers isoliert und mit einem offenen Überlauf 4 versehen, der unter anderem einen Druckausgleich gewährleistet. Über eine Nachspeiseleitung 3 kann Frischwasser von einem Wasser netz in den Expansionsbehälter 2 nachgespiesen werden, wo es zunächst durch Entspannung und Erwärmung entgast wird, bevor es schließlich in die Heizungsanlage gelangt. In der Nach speiseleitung 3 sind ein steuerbares Absperrorgan 31, ein Wasserzähler 32, ein Schmutzfänger 33 sowie eine Absperrar matur 34 angeordnet.

Der Druckbehälter 1 ist über eine Druckbehälterzuleitung 11 mit dem Vorlauf V der angeschlossenen Heizungsanlage verbun den, so daß im Betrieb vorteilhafterweise unmittelbar hin ter dem Wärmeerzeuger heißes Heizungswasser entnommen wer den kann. In der Druckbehälterzuleitung 11 sind ein steuer bares Absperrorgan 13, z. B. in Form eines Magnetventils, und ein Schmutzfänger 16 angeordnet. Zur Entleerung des Druckbe hälters 1 ist eine Druckbehälterableitung 12 zwischen dem Druckbehälter 1 und der Heizungswasserleitung 21 vorgesehen. In dieser Druckbehälterableitung 12 sind eine Zirkulations pumpe 14, die bei der Entleerung Heizungswasser aus dem Druckbehälter 1 saugt, und ein Rückschlagventil 15 angeord net.

Für die Entfernung der freigesetzten Gase aus dem Druckbe hälter 1 ist eine Entgasungsleitung 17 vorgesehen, die vom oberen Ende des Druckbehälters 1 in den Expansionsbehälter 2 führt und die ein steuerbares Absperrorgan 18, z. B. in Form eines Magnetventils, aufweist. An der Entgasungslei tung 17 ist eine Niveaumeßsonde 19 zur Messung des Wasser niveaus im Expansionsbehälter 2 angebracht.

Die Steuerung der ganzen Vorrichtung, d. h. insbesondere der Pumpen und der Absperrorgane, erfolgt mittels einer nicht dargestellten elektronischen Steuereinrichtung.

Die Entgasung des Heizungswassers wird hauptsächlich im Druckbehälter 1 realisiert. Hierzu wird die Heizungswasser-Zir kulation durch den Druckbehälter 1 durch Ausschalten der Zirkulationspumpe 14 unterbrochen, der Druckbehälter 1 mit dem Absperrorgan 13 der Druckbehälterzuleitung 11 abgesperrt und durch kurzzeitiges Öffnen des Absperrorgans 18 der Ent gasungsleitung 17 das Heizungswasser im Druckbehälter 1 ent spannt. Anschließend wird das Absperrorgan 18 wieder ge schlossen.

Das sich im Druckbehälter 1 befindende, heiße Heizungswas ser gibt seine Wärme an das umgebende Heizungswasser im Ex pansionsbehälter 2 ab und wird dabei abgekühlt. Die durch die Wärmeabgabe resultierende Volumenreduktion erzeugt im Druckbehälter 1 eine Druckabsenkung um bis zu 0,8 bar, so daß die noch an das Heizungswasser gebundenen Gase weitge hend freigesetzt werden und sich im oberen Teil des Druckbe hälters 1 ansammeln. Abhängig vom Steuerprogramm werden nach einer gewissen Ruhephase das Absperrorgan 13 der Druckbehäl terzuleitung 11 und gleichzeitig kurzzeitig das Absperrorgan 18 der Entgasungsleitung 17 geöffnet und die freigesetzten Gase in den Expansionsbehälter 2 ausgestoßen.

Damit ist ein Entgasungszyklus abgeschlossen.

Durch Programmieren der Steuereinrichtung können derartige Entgasungszyklen beliebig oft wiederholt und ihre Häufig keit und Dauer auf die angeschlossene Heizungsanlage abge stimmt werden.

Fig. 2

Diese Vorrichtung weist einen Druckbehälter 1' auf, der in einem Luftkanal 5' angeordnet ist. Im Luftkanal 5' strömt während des Betriebs Luft in Richtung der Pfeile L.

Der Druckbehälter 1' ist über eine Druckbehälterzuleitung 11' wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit dem Vorlauf V der angeschlossenen Heizungsanlage verbunden. In der Druckbehäl terzuleitung 11' sind ein steuerbares Absperrorgan 13', z. B. in Form eines Magnetventils, ein Schmutzfänger 16' und ein Absperrhahn 6' angeordnet. Eine Druckbehälterableitung 12' verbindet den Druckbehälter 1' mit dem Rücklauf R der ange schlossenen Heizungsanlage. In der Druckbehälterableitung 12' sind ein Rückschlagventil 15', eine Zirkulationspumpe 14', die Heizungswasser aus dem Druckbehälter 1' saugt, ein Schmutzfänger 26' sowie ein Absperrhahn 7' angeordnet.

Für die Entfernung der freigesetzten Gase aus dem Druckbe hälter 1' ist eine Entgasungsleitung 17' vorgesehen, die vom oberen Ende des Druckbehälters 1' in den Luftkanal 5' führt. In der Entgasungsleitung 17' sind ein steuerbares Absperrorgan 18', z. B. in Form eines Magnetventils, und ein Schwimmerentlüfter 9' angeordnet.

Ein an der tiefsten Stelle des Druckbehälters 1' angebrach ter Entleerhahn 8' dient der vollständigen Entleerung des Druckbehälters 1'.

Die Steuerung der ganzen Vorrichtung, d. h. insbesondere der Zirkulationspumpe 14' und der Absperrorgane, erfolgt wie beim ersten Ausführungsbeispiel mittels einer nicht darge stellten elektronischen Steuereinrichtung.

Die Entgasung des Heizungswassers wird im Druckbehälter 1' realisiert. Hierzu wird die Heizungswasser-Zirkulation durch den Druckbehälter 1' durch Ausschalten der Zirkulationspumpe 14' unterbrochen und der Druckbehälter 1' mit dem Absperror gan 13' der Druckbehälterzuleitung 11' abgesperrt.

Durch die im vertikal angeordneten Luftkanal 5' durch die Kaminwirkung in Richtung der Pfeile L strömende Luft wird der Druckbehälter 1' und damit auch das sich darin befinden de, heiße Heizungswasser abgekühlt. Der Abkühlprozeß könn te gewünschtenfalls durch Anbringen eines Ventilators im Luftkanal 5' beschleunigt werden. Die durch die Abkühlung resultierende Volumenreduktion erzeugt im Druckbehälter 1' eine Druckabsenkung um bis zu 0,8 bar, so daß die noch an das Heizungswasser gebundenen Gase weitgehend freigesetzt werden und sich im oberen Teil des Druckbehälters 1' ansam meln. Abhängig vom Steuerprogramm werden nach einer gewissen Ruhephase das Absperrorgan 13' der Druckbehälterzuleitung 11' und gleichzeitig kurzzeitig das Absperrorgan 18' der Entgasungsleitung 17' geöffnet und die freigesetzten Gase in den Luftkanal 51 ausgestoßen.

Damit ist ein Entgasungszyklus abgeschlossen.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel können derartige Entga sungszyklen durch Programmieren der Steuereinrichtung be liebig oft wiederholt und ihre Häufigkeit und Dauer auf die angeschlossene Heizungsanlage abgestimmt werden.

Ausdrücklich erwähnt sei noch folgende Abwandlungsmöglich keit zu den vorbeschriebenen Vorrichtungen:
Ist aufgrund einer externen Pumpe, z. B. Kesselkreispumpe, bereits ein genügend großer Differenzdruck zwischen Hei zungsvorlauf V und Heizungsrücklauf R vorhanden, so kann auf die Zirkulationspumpe 14 bzw. 14' verzichtet werden.

Claims

1. Verfahren zur Entgasung von Heizungswasser in einer Heizungsanlage, bei dem einem Druckbehälter (1; 1') Heizungswasser zugeführt, der Druckbehälter (1; 1') abge sperrt und zur Freisetzung von im Heizungswasser vorhande nem Gas der Druck im Druckbehälter (1; 1') abgesenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckabsenkung im Druckbe hälter (1; 1') durch Abkühlung des darin befindlichen Hei zungswassers erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die vom im Druckbehälter (1) befindlichen Hei zungswasser abgegebene Wärme zur Aufheizung von Heizungs wasser außerhalb des Druckbehälters (1) verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Druckbehälter (1') mit dem darin befindlichen Heizungswasser mittels zirkulierender Luft abgekühlt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, mit einem Druckbehälter (1), der über mindestens eine Druckbehälterleitung (11, 12) absperrbar an eine Hei zungsanlage anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (1) in einem Heizungswasserbehälter (2) angeordnet ist, der über mindestens eine Heizungswasserlei tung (21) an die Heizungsanlage anschließbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß der Heizungswasserbehälter (2) isoliert und/oder ein offener Expansionsbehälter (2) sein kann.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge kennzeichnet, daß in der bzw. in mindestens einer der Hei zungswasserleitungen (21) ein Ventil (22), insbesondere Magnetventil, angeordnet ist, das sich bei Überdruck in einer angeschlossenen Heizungsanlage öffnet, und in einer weiteren Heizungswasserleitung oder in einer Bypassleitung (23) zum genannten Ventil (22) eine Druckhaltepumpe (24) und ein Rückschlagventil (25) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Nachspeiseleitung (3) zur Nachspeisung von Frischwasser in den Heizungswasserbe hälter (2) aufweist, die mit einem steuerbaren Absperrorgan (31), insbesondere Magnetventil, versehen ist.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, mit einem Druckbehälter (1'), der über minde stens eine Druckbehälterleitung (11', 12') absperrbar an eine Heizungsanlage anschließbar ist, dadurch gekennzeich net, daß der Druckbehälter (1') in einem Luftkanal (5') angeordnet ist, durch den während der Entgasung Luft zirku liert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß im Luftkanal (5') ein Ventilator angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Druckbehälterzulei tung (11; 11') zum Anschließen des Druckbehälters (1; 1') an den Heizungsvorlauf (V) einer Heizungsanlage sowie eine Druckbehälterableitung (12; 12') aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß in der Druckbehälterzuleitung (11; 11') ein steuerbares Absperrorgan (13; 13'), insbesondere Magnetven til, und/oder in der Druckbehälterableitung (12; 12') eine Zirkulationspumpe (14; 14') und ein Rückschlagventil (15; 15') angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizungswasserleitung (21) bzw. -leitungen und/oder die Druckbehälterableitung (12; 12') zum Anschließen an den Heizungsrücklauf (R) einer Heizungsanlage ausgebildet sind und/oder die Druckbehälter ableitung (12) in die bzw. eine der Heizungswasserleitungen (21) mündet.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Entgasungsleitung (17; 17') mit einem steuerbaren Absperrorgan (18; 18'), insbesondere Magnetventil, aufweist, über die freigesetztes Gas aus dem Druckbehälter (1; 1') entfernbar ist.